Главная    Работа    Истории из жизни     Совершенствование схемы маятниковых копров по ЗРТС

Размещено на сайте 27.11.2007.

Совершенствование схемы маятниковых копров по ЗРТС

Проф. Шевченко Б.А. (Россия)



С 1980 года я работал в лаборатории «Импульс» Фрунзенского политехнического института над созданием различных устройств (копров) для испытания материалов и изделий на ударные воздействия различной интенсивности - от нескольких единиц до 100 тысяч единиц. Руководил лабораторией д.т.н., профессор Б.Н. Стихановский. В лаборатории рассматривались различные схемы копров: маятниковые, ротационные, струнные.

По маятниковым копрам в 1980 году провёл по ряду ведущих стран довольно обширный патентный поиск и знал о них почти всё. Появились они очень давно - наверное, ещё тогда, когда наш далёкий предок, перепрыгивая при помощи куска лианы с одного дерева на другое, немного не рассчитал и врезался в третье дерево. Пока срастались сломанные кости, у предка было время подумать и изобрести, например, устройство для раскалывания кокосовых орехов. Так, или возможно так, появился первый маятниковый копёр. Соплеменники ещё не изобрели к тому времени ФИПС и изобретателю патент не выдали, но зато, видимо, кормили его вдоволь, пока он выздоравливал.

Письменные свидетельства сохранились уже о динамизированных и частично свёрнутых би-маятниковых копрах - стенобитных орудиях древности. Более 3-х тысяч лет назад были изобретены крепостные стены, которые возводили вокруг наиболее ценной части поселения. Стены были глинобитные или каменные, причём камни скреплялись при строительстве, как правило, тем же глинистым раствором. Изобретатели-защитники торжествовали, стену толщиной 2 - 3 метра не пробивали ни стрела, ни копьё. Изобретатели-нападающие в это время обтёсывали огромное дубовое бревно, подвешивали его на штангах и водружали основание этой конструкции на телегу. Тогда другие изобретатели-защитники придумали… И продолжается этот процесс до настоящего времени: ракетный удар возмездия; а мы - противоракетный щит; а мы придумали такие гиперскоростные ракеты, что ваш щит будет бессилен; а мы сейчас создаём супергиперантиракеты; а мы … Когда же человечество угомонится?

Но вернёмся к маятниковым копрам. Как же человечество усовершенствовало их за прошедшие примерно 2,5 тысячи лет? А практически никак. Остался тот же боёк, который подвешивался на жёсткой или гибкой штанге (уже хорошо - жёсткую штангу (большой кусок железа) существенно динамизировали, заменив её гибким тросом), которая шарнирно закреплялась на основании. Вот только теперь били бойком не сразу по кокосовому ореху - между бойком и орехом ввели волновод (типовой приём №24 «Введение посредника»).

- Для чего же этот посредник понадобился? - спросит любознательный читатель.

- Это совсем просто - учёные решили, что раскалываемый орех будет вкуснее, если его расколотить плоским ударным импульсом (ну это совсем против законов - плоское должно становиться объёмным, а не наоборот). Вот в этом самом волноводе на расстоянии 4 - 8 диаметров от точки соударения с бойком ударный импульс и становится практически плоским. Кроме того, наличие волновода позволило учёным установить на нём датчик и зарегистрировать параметры ударного импульса (продолжительность, амплитуду и форму). Вот теперь становится понятным, почему ударный импульс должен быть плоским - объёмный импульс датчик просто не умеет регистрировать (ясно, почему был сделан «шаг назад от ИКР», - датчик виноват). Ну а чтобы никто теперь не спорил с этими учёными, они придумали очень интересную бумагу, которая называется мудрёным словом ГОСТ.

- А, ну если так требует ГОСТ, тогда конечно…

Обратите внимание - добавился в систему небольшой пустячок - волновод, а сколько дополнительных полезных и не очень полезных функций он внёс в систему, ну прямо повышение степени идеальности по второму направлению [1-3].

А орехи, оказывается, бывают разные. И вот создается совсем маленький маятниковый копёр для испытания на удар карамелек (конфетка такая, прежде очень популярная в народе, была). Ничего не поделаешь - ГОСТ требует! Затем создаётся копёр побольше - для испытаний на удар обычных микросхем. Затем ещё побольше… Затем вообще огромный, просто монстр какой-то - для раскалывания таких "орехов", которые в народе любовно называют БТРами и БМПшками. Что поделать, закон повышения степени динамичности требует вначале изменять что-нибудь, например габаритные размеры, дискретно.

- Интересно, а в маятниковых копрах менялось ли что-нибудь непрерывно?

- Конечно - закон есть закон, и он работает всегда (это я цитирую Г.С.Альтшуллера). Предударную скорость бойка можно в определённом диапазоне изменять непрерывно, поднимая (взводя) боёк на разную высоту - или отклоняя штангу на различный угол (но таких патентов нет - это знали ещё древние люди, когда надрывали свои пупки, раскачивая дубовое бревно).

- Что же появилось нового в маятниковых копрах за последние, скажем, пятьдесят лет?

- Да не очень много. С десяток изобретений - различные типы датчиков. Ещё один «пустячок», правда, появился - формирователь ударного импульса. Это такая пластинка из свинца, отожженной меди или других подобных материалов, которая помещалась перед волноводом в точке предполагаемого удара по нему бойка. Меняя свойства пластинки и её толщину, можно было дискретно «растягивать» ударный импульс, то есть увеличивать его продолжительность. При этом, конечно, уменьшалась его амплитуда и незначительно изменялась форма. Сделана ещё одна небольшая добавочка в систему, практически «всё осталось как было», но появились новые очень полезные функции, копёр стал более универсальным, то есть повысилась степень идеальности системы и опять по второму направлению.

- Что же ещё?

Да, появилось ещё одно усовершенствование - устройство для предотвращения повторных ударов бойком по волноводу. Дело в том, что при испытаниях, например, изделий электронной техники ГОСТ требует обеспечить единичный удар. Но боёк этого не знает. Он отскакивает от волновода после первого удара и … наносит второй удар, а потом,… правильно - третий удар…

- Как же быть?

- Изобретатели были нормальные (то есть - не обученные ТРИЗ) люди и решали они задачу по известному принципу - «Скажите мне, что у вас плохо, и я сделаю это хорошо». Отгадайте с трёх раз, что же они придумали? Правильно, и одного раза хватило. После первого удара бойка по волноводу, выскакивает упор, который не даёт бойку или штанге приблизиться к волноводу для второго удара. Целых три изобретения. Добавилась довольно сложная система ради одной новой функции - что-то здесь повышением степени идеальности если и пахнет, то не очень.

Ну, еще появилось несколько изобретений по способам подъёма (профессионалы говорят - «взвода») бойка. По описаниям изобретений трудно понять, чем они принципиально отличаются друг от друга, но это и не важно.

- А как вообще появилась идея начать совершенствовать эти самые маятниковые копры?

- В январе 1985 года на семинаре в Пензе я услышал от Генриха Сауловича Альтшуллера старую истину, сформулированную им же, что законы развития технических систем (ЗРТС), выявленные при разработке теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), являются мощным инструментом изобретателя, предназначенным как для совершенствования технических систем (ТС), так и для составления прогноза их развития [3].

Вернувшись домой, я, не долго думая, решил поработать с маятниковыми копрами. Во-первых, я о них почти всё знал, (а это очень важно для прогноза - знать линию жизни ТС - помните - «многоэкранное мышление»?). Во-вторых, - это очень удобная и простая по схеме техническая система: - простейший современный маятниковый копер состоит из бойка 1 (рис. 1, а), который на штанге (подвесе) 2 шарнирно прикреплен к основанию.

Рис. 1. Простейшие схемы маятниковых копров.
Рис. 1. Простейшие схемы маятниковых копров.

Устройство 3 обеспечивает подъем бойка на заданную высоту и сброс. Разогнавшись под действием силы веса, боек 1 наносит удар по волноводу 4. Задача устройства 5 - предотвратить повторный удар бойка по волноводу.

И как мы уже ранее говорили - стенобитные машины древности представляют собой частично свернутую би-маятниковую систему простейших копров (рис. 1,б).

Патентный поиск, проведенный по маятниковым копрам, показал, что эта ТС живет уже много тысяч лет и находится на этапе глубокой старости, когда уже практически не идет процесс ее совершенствования, а стенобитные орудия уже давно полностью и окончательно деградировали. Интересно, подумал я, поможет ли ТРИЗ «вдохнуть жизнь» в такую, ну очень старую техническую систему?

Отметим, что изобретатель, знакомый с ЗРТС, может работать совершенно по другой технологии - шагнём вместе с системой вперёд по законам и закономерностям, а потом посмотрим, что это дало системе, какой положительный эффект (или эффекты) получен. Почему-то этот факт, совершенно законный, известный ТРИЗовец назвал «сверхэффект». Почему «сверх»? Ну, наверное, для того, чтобы кто-нибудь не понял.

Простейший маятниковый копер состоит всего из четырех основных элементов: боек, подвес, шарнирная связь подвеса с основанием и волновод. Динамизируем, для начала, их последовательно.

Динамизируем боек. Первый этап «дискретной» динамизации - использование сменных бойков: шаровых, цилиндрических, ступенчатых форм, из различных материалов и разных размеров - на практике без всяких патентов уже давно реализован. Что же дальше?

Пример 1. Обычно для получения ударных импульсов синусоидальной формы используется шаровой боек из упруго-пластичного материала с закаленной сердцевиной. Если необходимо ударный импульс «растянуть», т.е. увеличить время его действия без снижения амплитуды, то используются бойки цилиндрической формы, ударный торец которых выполнен в виде полушара. Эти два бойка в определенном смысле являются конкурирующими системами. Используются цилиндрические бойки при высоких скоростях соударения довольно редко, так как после первого же удара на бойке образуется вмятина, что меняет его геометрию и требует изготовления нового бойка. Шаровой боек может использоваться несколько десятков раз, если после каждого удара его немного проворачивать (чтобы отпечатки – вмятины - не накладывались), но он генерирует «короткий» ударный импульс.

- Ребята, как же вы не догадались закалить шаровой боёк, и на нём не было бы вмятин после удара? - воскликнет нормальный (лучше сказать «традиционный») изобретатель, предвкушая быстрое получение ещё одного патента.

- Дело в том, что тем и отличается специалист от неспециалиста, что специалист всё это уже давно прошёл, ну тем самым методом МПиО.

Ударный торец волновода необходимо закалить, так как он должен выдержать до сотни и больше ударов и не потерять геометрию. Закалили полностью боёк. Результат - боёк расколется пополам после 2 - 3 ударов, а кусок волновода отколется уже после 5 - 8 ударов.

- Всё ясно, несогласованность времён.

- Можно так сказать, но, в данном случае, это не очень важно. Боёк можно менять хоть после каждого удара, а волновод - после 3-4 ударов. Велики затраты? Конечно, но в некоторых случаях можно на это пойти. Куда хуже другое - нестабильность этого результата. Такой боёк, например, может расколоться уже и на первом ударе. И вот представьте себе, что проводятся испытания на удар 20 новых и уникальных микросхем, размещённых в кассете. Эти изделия были отобраны по жёстким критериям из партии в несколько сотен или даже тысяч микросхем. Стоимость каждой микросхемы около 6 тысяч рублей (для справки - «Жигули» в то время стоили 5500 рублей). И во время эксперимента - раскалывается боёк. А противный датчик, вместо ГОСТовского синусоидального импульса, рисует на осциллографе какую-то очень неприличную кривульку. А теперь, если учесть, что это был, предположим, заказ ЦК КПСС, фирма два месяца напряжённо работала над его выполнением и срок истекает завтра… Кто работал в советское время, тот знает, что это могло означать для руководителей фирмы.

Так вот, для обеспечения максимальной стойкости бойка и волновода, волновод должен быть «сырым» и иметь закалённый ударный торец на глубину не менее 5 - 8 миллиметров, а боёк должен быть с закалённой сердцевиной и с пластичным слоем на поверхности (приём №3 - «Обеспечить местное качество», или стандарт на разрушение вредных связей), поэтому на бойке и остаются отпечатки после каждого удара.

- Как же быть?

- Самым простым способом объединим конкурирующие системы. Сделаем боек составным [4]. Шаровой боек небольшого диаметра вставим в сферическое углубление на цилиндрическом бойке и свяжем их быстроразъемным соединением (рис.2).

В этом случае как бы динамизируется ударная часть цилиндрического бойка. Сразу же пойдем дальше и дискретно динамизируем цилиндрическую часть бойка - сделаем их несколько, различной длины, различной формы (прямые, с криволинейной образующей, тороидальные и др.). Если необходима другая форма ударного импульса, то цилиндрическая часть бойка может быть выполнена, например, ступенчатой, конусной и т.д.

Рис.2. Возможные варианты динамизированных бойков.
Рис.2. Возможные варианты динамизированных бойков.

Перед каждым новым ударом необходимо ослабить быстроразъемное соединение, провернуть шаровой боек на некоторый угол, чтобы по оси бойка не было отпечатков от предыдущих ударов, и опять затянуть соединение. Стойкость шаровой части бойка возросла до 100 и более ударов (работает почти вся его поверхность). Цилиндрическая часть бойка имеет практически неограниченную стойкость.

- Неужели нельзя было придумать что-нибудь покрасивее?

- Почему нельзя? Можно. Ударную часть цилиндрического бойка можно было бы сделать из металла с памятью формы и потом, после каждого удара, восстанавливать его геометрию просто нагреванием в муфельной печи.

- Ну и что? Получен патент на это красивое решение?

- Грешен, батенька - нет. С позиции ТРИЗ это настолько тривиальное решение, что как-то даже нет желания время тратить на оформление заявки на такое изобретение. Да и, что греха таить, нужно в этом случае обязательно провести определённый цикл экспериментальных исследований. Например, убедиться - не появится ли, при высоких скоростях соударения, какой-нибудь ну очень нежелательный «сверхэффект»? Ну, скажем, искажение ударного импульса, расслаивание разнородных металлов в бойке и т.д.

Всё это, конечно, хорошо, но нужно быть честным перед собой и читателями. Это изобретение [4] было сделано в 1980 году, когда я ещё не слышал ничего ни о «конкурирующих системах», ни о новых механизмах повышения степени динамичности [3].

Всё было несколько проще. Как уже описано выше, шаровой и цилиндрический бойки - это два состояния инструмента и мы получаем классическое техническое противоречие (помните - если А хорошо, то В - плохо и наоборот). Главный производственный процесс - генерирование длинного ударного импульса. Выбираем ту схему ТП, где инструмент - цилиндрический боёк- его обеспечивает. Икс-элемент должен … повысить стойкость ударной части цилиндрического бойка. Как это сделать проще всего? Да так, как мы уже умеем это делать. И вот он выход на решение. Хватило первой части АРИЗа. На всякий случай прошёл по всей цепочке. Вышел на нитинол и ещё на несколько схем. Последние АРИЗ заставили использовать это решение для всей разновидности форм цилиндрических бойков, которые знал. Кроме того, алгоритм пользования системой стандартов (просмотрел для порядка) вывел на цепной и внутренний комплексный веполи - результат получается тот же. Повысим степень динамичности ударной части цилиндрического бойка? Один метод знаем - для шаровых бойков. Его же и используем для цилиндрических бойков.

- Что-то у вас всё очень просто получается?! Взял одно, взял другое, а изобретение что - всё равно будет сделано одно и то же?

- Для специалиста в области ТРИЗ, это, в самом деле, просто. Здесь мы имеем довольно известный факт - самые различные инструменты ТРИЗ, независимо друг от друга, дают мощные подсказки решения, близкого к идеальному. Можно сказать, что ТРИЗ, созданный Г.С. Альтшуллером, имеет многократный запас прочности. Таким образом, это простое с позиций ТРИЗ техническое решение позволило существенно расширить возможности маятникового копра: изменять в широком диапазоне как форму, так и параметры формируемого ударного импульса; увеличить стабильность параметров формируемого импульса; существенно увеличить стойкость бойка; увеличить производительность экспериментального стенда; снизить стоимость одного эксперимента и исключить брак в работе (это когда боёк или волновод раскалываются). И всё это я выяснил уже тогда, когда схемы копров были уже нарисованы - то есть это всё и есть те самые «сверхэффекты».

Пример 2. В ряде случаев, по условиям эксперимента, необходимо получить особо «чистую» форму ударного импульса. Так как рычажный подвес вносит довольно большие искажения в форму импульса (примерно треть его массы принимает участие в формировании ударного импульса и, как правило, «не так, как надо»), то приходится использовать тросовый подвес. В этом случае довольно трудно обеспечить центральность удара бойка по волноводу и некоторые эксперименты (довольно дорогостоящие, как мы уже выяснили) приходится повторять. Но об этом чуть позже.

Проворачивая шаровой боек относительно подвеса, удается нанести одним бойком до десятка ударов, располагая отпечатки от предыдущих ударов по окружности бойка. Этот факт известен.

Динамизируем связь шарового бойка с тросовым подвесом [5]. Эта задача также решалась в 1980 году, поэтому динамизация проведена на уровне соответствующего типового приёма. Для этого в центре масс шарового бойка поместим шаровой шарнир и свяжем его с тросовым подвесом через конусное отверстие в теле бойка (рис.3). Использование этого решения позволяет в несколько раз увеличить долговечность шарового бойка, так как он теперь может наносить удары не только по окружности, но и по довольно широкому шаровому поясу. Это также повышает стабильность формируемых ударных импульсов. Эксперименты показали, что конусное отверстие несколько искажает форму ударного импульса, но в пределах допуска, задаваемого ГОСТом.

Рис.3. Динамизация связи шарового бойка с подвесом.
Рис.3. Динамизация связи шарового бойка с подвесом.

Вот это всё, что было сделано до января 1985 года. Посидев один вечер со схемой маятникового копра, динамизируя и повышая степень идеальности его, я нарисовал на листочке бумаги около 30 новых схем маятниковых копров - это был мой прогноз развития этой конструкции на ближайшие ещё пару тысяч лет. Как же убедиться - прав я был, или нет в этом прогнозе? И я придумал такой эксперимент. Отметил "птичками" 15 схем, которые мне наиболее понравились, в свободное время поработал с ними и, примерно за 2-3 года, послал на них заявки на патенты на изобретения. На них я должен был получить от самого компетентного органа государства решение, которое означало бы, что в мире никто до этого времени пока ещё не додумался до таких схем, а значит, это и есть изобретение. Тогда можно будет считать, что мой прогноз был верным. А за остальными решениями - решил я, - нужно понаблюдать ещё пару тысяч лет: - появятся ли они когда-нибудь, придуманные другими изобретателями, или нет? На сегодняшний день - одно уже появилось.

Да, кстати, уважаемые читатели, а зачем нам ждать пару тысяч лет? В этой статье есть ссылки на необходимые Вам аналоги и прототипы. Много информации о различных тонкостях в работе маятниковых копров. Посмотрите, что ещё в маятниковом копре не динамизировано или недостаточно динамизировано, как можно повысить степень идеальности? Не забывайте, что новую идею необходимо сразу развить, чтобы получить «качественный» патент на изобретение. Я уверен, что 10 - 15 патентов по маятниковым копрам читатели журнала реально смогут получить в ближайшие 2 - 3 года. Сообщите мне о своей новой идее (boranshe@front.ru) после того, как заявка на изобретение будет отправлена в ФИПС, а я, в свою очередь, обязуюсь Вам ответить: «Спасибо! Ваш прогноз, совпал с моим!» или «Поздравляю! Вы в своём прогнозе пошли дальше меня! » (и последнее очень даже возможно, ведь я поработал над динамизацией этой системы всего один вечер - около 2 часов и потом к этой работе не возвращался).

- Ну, а результат-то, каков?

Отгадайте с трёх попыток, сколько же я получил на посланные заявки положительных решений экспертизы. Правильно - все 15. Причём по одной из последних заявок был установлен абсолютный рекорд - положительное решение было получено через 6 месяцев (и это при норме примерно 2 года) с даты отправления материалов заявки. Можете себе представить, как я «достал» того эксперта, который отвечал за маятниковые копры во ВНИИГПЭ. Несколько сотен лет он «валял дурака», а тут за короткое время подвалило работы в виде полутора десятков заявок сразу. Ну, первую он проверил по всем своим информационным фондам и системам, ну вторую - на всякий случай тоже, ну третью - по привычке. Наконец это ему так надоело - ну нет ничего похожего за последние пару сотен лет - что, едва взглянув на очередную заявку, он сразу же выписал на неё положительное решение. Видимо, очень разозлился. Как показывает опыт, спокойные эксперты, даже если им сразу всё ясно, просто кладут заявку в дальний ящик письменного стола и в конце второго года выписывают по ней положительное решение (или отрицательное - тут уж как повезёт автору).

Пример 3. Уж очень хотелось мне тогда объединить что-нибудь конкурирующее. Конкурирующие бойки 5 лет назад уже объединил, ничего не подозревая об этом новом механизме. Что бы такое объединить ещё? И желательно в маятниковых копрах.

О, мы это уже сегодня проходили. Подвес бойка. Это может быть штанга - обеспечивает точный удар по оси волновода (специалисты говорят «центральный удар»), но существенно искажает форму и параметры ударного импульса. И очень динамизированный подвес - трос, который обеспечивает чистый, неискажённый ударный импульс, но - попробуй, попади бойком по волноводу. Нет, попасть-то можно, конечно, -вообще в волновод. А вот попасть бойком точно по оси волновода - это уже проблема.

Не буду утомлять читателя рассуждениями, очень похожими на те, которые были при совершенствовании предыдущих бойков.

Пусть шаровой боек будет постоянно связан с тросовым подвесом, что обеспечит главный производственный процесс, т.е. «чистоту» ударного импульса. Но на этапах взвода, сброса и разгона бойка пусть с ним будет еще связан и штанговый подвес [6]. Остаётся пустячок - как сделать так, чтобы штанга в момент удара не передавала в волновод часть своей кинетической энергии?

- О, это очень просто, - поставить упор…

Можно конечно и упор, но это, на самом деле, довольно сложно (вводится специальный механизм, система управления им, высокие ударные нагрузки на основание копра и пр.). Хотелось бы, чтобы «всё осталось, как было», или «почти всё…».

Вот один из вариантов решения задачи. Штанговый подвес (рис.4) имеет на конце вилку с зубьями, вырезанными из части сферы, которые почти всё время (при взводе, сбросе, разгоне) охватывают и удерживают шаровой боёк (отметим, что диаметр бойка обычно на 40 – 60% больше диаметра волновода). Это обеспечивает центральность удара шарового бойка на тросовом подвесе, а после удара бойка по волноводу - и «чистоту» формируемого ударного импульса, т.к. в момент удара зубья вилки свободно пропускаются волноводом.

Рис. 4. Динамизация подвеса и связи подвеса с шаровым бойком. Объединение конкурирующих систем (штанга + трос).
Рис. 4. Динамизация подвеса и связи подвеса с шаровым бойком. Объединение конкурирующих систем (штанга + трос).

Пример 4. Еще один элемент маятникового копра - шарнирная связь подвеса с основанием. Динамизируем и ее. Пусть шарнир получит возможность перемещаться относительно основания, например, в горизонтальном направлении [7]. До момента удара шарнир связан с основанием специальным фиксатором (рис.5, а).

После нанесения удара, боек отскакивает на определенное расстояние. В этот момент фиксатор отпускает шарнир и он, под действием сил инерции и веса элементов маятника, отбрасывается назад.

- Ну и что?

- Как что? Это позволяет полностью исключить возможность нанесения повторных ударов бойка по волноводу (до этого я уже додумался потом - «сверхэффект»), а значит можно отказаться от специального механизма предотвращения повторных ударов, за счёт использования ресурсов системы. При этом существенно снижаются динамические нагрузки на основание экспериментального стенда (особенно в том случае, когда "орехи" были очень большие - в том копре-монстре вес бойка был 50 кГ и предусматривалась возможность использовать ещё более тяжёлые бойки), повышается производительность проведения испытаний.

Пример 5. Пусть шарнир получит возможность перемещения в вертикальном направлении [8]. В этом случае появляется возможность обеспечить работу одного маятника с несколькими волноводами на разной высоте, что в несколько раз повышает производительность копра и снижает трудоемкость обслуживания. Например, сам процесс проведения испытаний на удар занимает 2-3 минуты, а вот подготовительные работы могут проводиться от 1 до 3 рабочих смен и более.

Кроме того, также попутно решается вопрос предотвращения повторных ударов, так, как после нанесения удара, подвижный шарнир расфиксируется и боек вместе с подвесом падает в емкость с демпфирующим материалом, например, с резиновой крошкой (рис.5, б).

 Рис.5. Динамизация шарнирной связи подвеса с основанием.
Рис.5. Динамизация шарнирной связи подвеса с основанием.

а - в горизонтальной плоскости, б - в вертикальной плоскости.

- Авторские свидетельства, патенты. А вообще, зачем они?

- Вопрос, конечно, интересный и довольно сложный. Поговорим сейчас только об одном аспекте этого вопроса. Вспоминается такая ситуация. Идёт учебный семинар. Его проводит известный ТРИЗовец, назовём его условно Иван Иванович. Один из слушателей семинара вдруг задаёт неожиданный вопрос, никак не связанный с обсуждаемой темой и даже, можно сказать, «провокационный»:

- Иван Иванович, а сколько у Вас на сегодняшний день авторских свидетельств на изобретения?

Иван Иванович что-то невнятно говорит о том, что изобретать - это интересно, а вот оформлять заявки на изобретения - уже не очень интересно, да и времени, как правило, не хватает на это скучное дело. Да вот и сам Альтшуллер уже много лет не пишет заявки на изобретения. Как-то, мол, меня ребята включили в авторский коллектив по двум идеям и вроде бы они что-то там получили. Можно считать, что у меня два авторских свидетельства на изобретения.

«Вредный» слушатель бурчит, так, чтобы Иван Иванович не услышал:

- Непонятно, кто - кого должен учить изобретательству? У меня 26 авторских свидетельств, а у него только 2.

Можно было бы, конечно, поспорить с этим вредным слушателем, но вспоминается французская пословица: «Хочешь быть кузнецом - куй». И я подумал, что ведь в чём-то этот слушатель был прав. Мой другой учитель - академик Алимов Олег Дмитриевич - всегда говорил своим аспирантам, что начатое дело необходимо обязательно довести до какого-то логического конца. Что-то новое придумал - отправь заявку на изобретение и докажи экспертизе свою правоту. Начал писать статью - добейся, чтобы она была опубликована. Проводишь исследование - напиши по нему хотя бы научный отчет. Тот, кто бросает начатую работу - ничего не добьётся на научном поприще. Лучше работу не начинать, чем начать и бросить на полпути.

Над этой темой продолжаю думать в гостинице перед сном и делаю для себя такой вывод: - если я учу других изобретать, то должен и сам это делать и доводить по возможности свои идеи до авторских свидетельств. Если я себя называю «профессиональный изобретатель», то должен, несмотря на занятость основной работой, изобретать регулярно, ну, скажем, посылать хотя бы одну заявку на изобретение в месяц. Отпуск - это дело святое. Получается, что нужно посылать в год 11 заявок на изобретения. В первую очередь, конечно, нужно оформлять в заявках те идеи, которые иллюстрируют механизмы ТРИЗ, чтобы приводить слушателям Школы примеры, не отобранные из огромного массива «чужих» патентных материалов, а свои изобретения.

Так удалось «продержаться» семь лет. За это время было получено около 60 авторских свидетельств. Если в целом по стране ВНИИГПЭ в среднем выдавал одно авторское свидетельство на 4 поданные заявки, то у меня получилось 4 из 5 заявок.

- А как же остальные? Почему выход не 100%?

- Да очень просто. Обычно две причины: а) поленился провести более тщательный, более глубокий и более широкий патентный поиск, и экспертиза противопоставила, например, шведский патент-аналог, а в патентные фонды Швеции - я и не заглядывал; б) не было времени ответить на запрос экспертизы (командировки, болезни, защита диссертации и пр.). Ещё одна специфическая причина была – часть изобретений делалось по секретной тематике. Секретные заявки на изобретения руководство, как правило, не поощряло. А как можно в открытой заявке доказать причинно-следственную связь отличительного признака с целью изобретения, если на нашей Земле это совершенно не актуально, а на Луне или Марсе без этого не обойтись? Я думаю, что сейчас, когда к таким секретам стали относиться, мягко говоря, спокойнее, можно будет к некоторым старым отклонённым заявкам вернуться. В них есть очень интересные идеи.

Конец декабря 1985 года. Подвожу итоги первого года - подано только 10 заявок на изобретения. На столе лежит стопка карточек с идеями, некоторые из них уже доведены до рисунка и формулы изобретения. Два-три дня работы и годовая норма будет выполнена. Но хочется чего-нибудь новенького, необычного. Хочется сделать себе хороший и необычный подарок к Новому Году.

-А вот изобретений на «способ» у меня ещё нет. А не мешало бы.

Достаю папки с описаниями изобретений по копрам, просматриваю их и нахожу очень интересный способ формирования ударной нагрузки при испытании изделий. Он может применяться в струнных копрах и довольно простой по реализации. В калиброванный по диаметру стакан заливается жидкость различной плотности (дискретное изменение). Платформа с испытуемым изделием имеет профилированный и тоже калиброванный наконечник (реально может изменяться только дискретно). Платформа разгоняется, скользя по струнам, и тормозится путем внедрения наконечника в жидкость. Параметры ударного импульса определяются уровнем заливаемой в стакан жидкости, плотностью жидкости и формой наконечника. Из трёх инструментов только один - уровень жидкости можно менять непрерывно (в небольшом интервале), а плотность и форму нужно подбирать и, как правило, экспериментально. И не всегда удаётся получить требуемые параметры импульса.

Закон повышения степени динамичности технических систем требует дискретное изменение чего-либо заменить непрерывным. Непрерывно менять форму наконечника - не реально. Остаётся одно - изменять в широком диапазоне и непрерывно плотность жидкости.

Что теперь ещё нужно специалисту, хотя бы чуть-чуть знакомому с ТРИЗ и фондом физэффектов, чтобы сделать изобретение? Только на прошлом занятии рассказывал студентам, как японцы при помощи магнитных и ряда других жидкостей производят сепарацию того, что остаётся от легкового автомобиля, прошедшего через блок фрез. Воздействуя на «умные жидкости» магнитным полем, они добиваются того, что последовательно всплывают на поверхность жидкости материалы с различной плотностью, вплоть до свинца из аккумуляторов.

А как всё это развить? Нет проблем. Дальнейшая динамизация технической системы - сделать плотность жидкости переменной в процессе соударения (управляемое изменение) или пусть сама платформа генерирует магнитное поле, либо изменяет его в процессе удара (самоуправляемое изменение плотности). Но стоп! Пусть, во-первых, экспертиза попытается «проглотить» первый шажок в направлении динамизации этой системы. А во-вторых, при последующих шагах придётся не только существенно изменить систему, но и провести целый ряд экспериментов, - для подтверждения, например, «работоспособности» ТС. Остановимся пока на первом шаге.

Два вечера - и материалы заявки готовы, ещё три дня на сбор различных подписей и 26 декабря сдаю заявку в патентный отдел института. Ура! План первого года удалось выполнить.

Начальник патентного отдела, хороший специалист своего дела, прочитав заявку, с довольным видом заявила:

- Вот на это (трясёт материалами заявки) вы не получите авторское свидетельство никогда!

- Это почему же?

- Интуиция.

- А у меня - наука. Было в технической системе три инструмента и все плохие. Использование «умных жидкостей» позволило практически отказаться от одного (форма наконечника), существенно снизить влияние второго (уровень жидкости) и оставить только один, но очень эффективный инструмент (непрерывное изменение плотности жидкости в широком диапазоне). И при этом «все остаётся, как было» и даже упрощается - не нужно так много сменных наконечников. Повысилась степень идеальности технической системы, существенно расширились её технические возможности, увеличилась производительность, упростилась работа обслуживающего персонала. Единственной причиной неполучения мной положительного решения экспертизы по этой заявке может быть только одно - противопоставленный патент-аналог, например, китайца или корейца - по этим странам я не проводил патентного поиска. Но вероятность этого настолько мала …

Я думаю всем понятно, что интуиция начальника патентного отдела в этот раз подвела. Авторское свидетельство на изобретение было мне выдано [9], хотя и не сразу, а после получения сразу же отрицательного решения, а затем ещё двух решений о запросе экспертизы.

Здесь очень интересная ситуация. Изобретаем-то мы по-новому - по науке, а вот оформлять заявки на патенты на изобретения соответствующая инструкция ФИПСа (а это - ещё хуже ГОСТа) заставляет по старой традиционной технологии: найди прототип; укажи, что в нём плохо; что нового предлагаешь, чтобы стало лучше. И дела им нет до ЗРТС или объединения конкурирующих систем. И есть ещё никому толком не понятный критерий «существенные отличия» или «неочевидность», за который экспертиза иногда успешно прячется. Но это тема, может быть, отдельной статьи, со специально подобранными и характерными примерами. Одно могу сказать - если при решении задачи мне удалось преодолеть техническое противоречие и экспертиза не может противопоставить мне какой-то 100%-ный патент-аналог, то можно спорить с экспертизой, не обращая внимания на её отрицательные решения. Аккуратно спорить, вежливо, разъясняя и доказывая то, что экспертиза «не совсем правильно поняла». И как сказал один известный человек: «Наше дело правое! Победа над экспертизой будет за нами!»

В заключение отмечу, что аналогичная работа с волноводной частью маятникового копра позволила решить ряд важных в то время народно-хозяйственных проблем: испытание изделий на удар одновременно в нескольких взаимно-перпендикулярных направлениях (2-3 плоских ударных импульса создают объёмный удар) от одного копра (синхронизировать работу двух или трёх копров очень сложно) - а.с. № 1033890, 1037108, 1067389, 1100510; одновременные испытания изделий ударными импульсами различной интенсивности от одного копра - а.с. № 1076798, 1174805; испытание изделий на двухкомпонентный ударный импульс (линейное + угловое ускорение) от одного копра - а.с. № 1165908; поочередная генерация ударных импульсов в нескольких волноводах от одного копра - а.с. № 1067389, 1076798, 1087795, 1174805; быстрый вывод волновода из зоны колебаний вибрационной системы с большой амплитудой колебаний, для предотвращения повторных ударов системы о массивный волновод - а.с. № 1352278; точный замер параметров ударного импульса в волноводе при комплексных испытаниях изделий на удар + плюс факторы агрессивной окружающей среды (датчики ударных импульсов не рассчитаны на работу в условиях агрессивной среды) - а.с. № 1043505.

Все эти изобретения не имеют грифа секретности и их можно просто найти в любом территориальном патентном фонде. Один взгляд на схемы - и сразу будет ясно, каким образом повышалась динамичность и идеальность этих технических систем. Комментировать их - значит повторяться, хотя на отдельных технических решениях возможно и стоит, при случае, остановиться несколько подробнее.

Пост скриптум

Да, кстати, уважаемые читатели, вот появилась ещё одна возможность проверить свои творческие способности, возможности и, может быть, попутно получить несколько патентов на изобретения. В самом общем виде проблемы с волноводной частью копров обозначены. Есть контрольные ответы. Прежде чем искать в патентном фонде описания этих изобретений, попробуйте сами решить каждую проблему, набросав несколько вариантов возможных схем или конструкций. А затем можно будет Ваши варианты сравнить с контрольными ответами. Если у Вас получилось что-то иное и более интересное, то остаётся только сообразить, чем оно лучше контрольного ответа и, через несколько дней, Ваша заявка на изобретение может быть отправлена в ФИПС. Желаю удачи!

- Так сколько же лет жизни было потрачено на эти самые копры?

- Почему же «потрачено»? Это были приятные моменты жизни. Черновиков я не писал. Заявки печатал сразу в «последнем варианте». На оформление одной заявки уходило в среднем 3-4 вечера по 2-3 часа. Так что это была просто приятная работа в свободное от основной работы время. Но это - не главное.

Представьте себе. Идёт практическое занятие в «Школе организаторов технического творчества». Описываю студентам ситуацию. Применяя различные механизмы ТРИЗ, они получают 3 - 4 интересных технических решений.

- Поздравляю Вас с первыми в Вашей жизни изобретениями!

- Да ну, Борис Андреевич, этого не может быть. Изобретение - это что-то такое… А тут простенький рисунок. Вы, наверное, шутите?

- Какие могут быть шутки. Рассуждая примерно так же, как и Вы, три года назад я получил аналогичные результаты и оформил несколько заявок на изобретения. И вот эти авторские свидетельства - сравните их со своими решениями.

Пока группа сравнивает и активно обсуждает ситуацию, ко мне подходит студент:

- Я вот тут динамизировал штангу копра. Вы такое авторское свидетельство тоже получили?

- Нет. Я точно помню, что такую заявку не оформлял.

- И Вы до этой идеи даже не додумались!?

- Вот это не помню. Надо посмотреть.

Достаю из портфеля толстую пачку карточек. Это мои различные идеи будущих изобретений. Достаю из неё пачку поменьше - это по копрам. Перебираю. Вокруг нас собирается вся группа.

- Вот. Посмотрите эту карточку. Что-то здесь есть похожее?

- Да это то же самое. И вы это придумали пять лет назад (на карточках я пишу дату заполнения). Значит я - опоздал?

- Почему опоздал? Ты это придумал сегодня сам и независимо от меня. Оформляй и посылай заявку на изобретение. Я ведь этого делать не собирался.

- Нет. Я так не могу. Вы же это раньше придумали.

- Ну, хорошо, тогда можешь пригласить меня в авторский коллектив по этой заявке. Только имей в виду. У меня для оформления материалов по этой заявке совершенно нет времени. Всё будешь делать ты сам, а я буду только помогать. Согласен?

- Конечно!

Скажите, как можно иначе подготовить из студента уверенного в себе, знающего и эффективно работающего профессионального изобретателя? Мои самые активные студенты Таалай Дербишев и Алексей Стамблер к концу обучения в институте имели по семь изобретений, защищённых авторскими свидетельствами.

- И Вы все эти годы занимались сами и со студентами только копрами?

- Нет. Параллельно шла работа по совершенствованию различных распылителей жидкости, альпинистского снаряжения, создавались новые схемы центробежных копров, буровые автоматы для космоса (это была тема моей кандидатской диссертации), пружинные и гидростатические муфты, импульсные передачи, преобразователи давления жидкости, буровые агрегаты и их элементы, хирургический инструмент, строительные конструкции, новые кинематические пары.

Я считаю, что специалист в области ТРИЗ должен быть в первую очередь профессиональным изобретателем, который может выполнить весь цикл работ от выявления и анализа конкретной изобретательской ситуации до создания идеи изобретения, разработке конструкции и оформления своих прав на эту промышленную интеллектуальную собственность.

И ещё один важный вопрос - что делать потом с этой самой собственностью? Она должна приносить автору доход, а не разорять его патентными пошлинами. Но это, возможно, темы других статей.

До будущих встреч на наших конференциях и на страницах журнала.

Литература [к началу]

1. Шевченко Б.А. Совершенствование маятникового копра для исследования изделий на ударные воздействия. «Полвека Белгородской области: итоги, проблемы, перспективы.» Сб. научн. трудов. -Старый Оскол, 2003. Изд. СТИ МИСиС. С. 152-155.

2. Шевченко Б.А. Основные направления совершенствования современной техники путём непосредственное применение законов развития технических систем. «Полвека Белгородской области: итоги, проблемы, перспективы». Сб. научн. трудов. - Старый Оскол: СТИ МИСиС, 2003. - С. 147-151.

3. Шевченко Б.А. Повышение степени идеальности и динамичности ТС. - Журнал ТРИЗ, №3, 2007. с.

4. Шевченко Б.А. Боек для машин ударного действия. - А.с. СССР № 893515 от 27.03.1980. B25D17/02.

5. Шевченко Б.А. Шаровой боек ударного механизма. а.с. СССР № 948657 от 11.12.1980. B25D17/02, E21C13/00.

6. Шевченко Б.А. Маятниковый копер для испытания изделий на удар. - А.с. СССР № 1250865 от 4.02.1985. G01M7/00.

7. Шевченко Б.А. Маятниковый копер для испытания изделий на удар. - А.с. СССР № 1308852 от 7.01.1986. G01M7/00.

8. Шевченко Б.А. Маятниковый копер для испытания изделий на удар. - А.с. СССР № 1397765 от 10.01.1986. G01M7/00.

9. Шевченко Б.А. Способ формирования ударной нагрузки при испытании изделий. А.с. СССР № 1453202 от 17.01.1986. G01M 7/00.

Справка: Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС) - это бывший Всесоюзный научно-исследовательский институт государственной патентной экспертизы (ВНИИГПЭ).

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Работа    Истории из жизни     Совершенствование схемы маятниковых копров по ЗРТС