На главнуюТексты книг БКАудиокниги БКПолит-инфоСоветские учебникиЗа страницами учебникаФото-ПитерНастрои СытинаРадиоспектаклиКнижная иллюстрация





Библиотечка «За страницами учебника»
Огонь в упряжке, или Как изобретают тепловые двигатели (ЖЗИ). Моравский, Файн. — 1990 г.

Жизнь замечательных ИДЕЙ

Александр Владимирович Моравский
Матвей Аронович Файн

Огонь в упряжке,
или Как изобретают
тепловые двигатели

*** 1990 ***


DjVu


 

PEKЛAMA

Заказать почтой 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD.
Подробности >>>>


      СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие
О чем эта книга
Сначала совсем немного теории

Глава 1. ПЕРВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ПЕРВЫЕ ПАТЕНТЕ
От забавных игрушек к полезным устройствам
Друг рудокопа
Общество изобретателей установок для подъема воды по средством огня
Водооткачивающая машина превращается в тепловой двигатель
Пар или воздух?
Фунто-футы работы и движущая сила огня «Размышления о движущей силе огня и о машинах спо собных развивать эту силу»

Глава 2. ДВИГАТЕЛИ БЕЗ КОТЛА
Конкурент пара — продукты сгорания
Этот волшебный светильный газ
Двигатель внутреннего сгорания обретает свой формы
Светильный газ уступает место бензину
Прекрасный замысел и его неожиданное воплощение
Судьба изобретения и судьба изобретателя
Дизелестроение без участия Р. Дизеля

Глава 3. В БОРЬБЕ ЗА СКОРОСТЬ
«Всецело проникнутый истиной, что скорость является небесным даром...» (Лаваль)
Путь Парсонса
Трудное детство газовой турбины Кто в воздухе быстрее, тот сильнее
Без турбин и компрессоров
Пришедшие из тьмы веков, или Двигатели, которым не нужна атмосфера
Кпд двигателей и кпд изобретателей (Вместо заключения)


По истории тепловых двигателей написано много специальной и научно-популярной литературы. Имена Уатта, Ползунова, Дизеля известны, наверное, всем. Многие слышали о Севери, Ньюкомене, Лавале.
      В чем же новизна книги? В ней очень интересно, с профессиональным знанием описана история патентования и патентных споров вокруг выдающихся изобретений. Обычно эта сторона дела в значительной мере ускользала от историков техники. А ведь большинство великих инженеров были великими изобретателями. Вопросы патентования занимали очень большое место в их жизни. Обладание патентом нередко делало человека обеспеченным и позволяло без помех заниматься любимым делом. Так было с Уаттом, Лавалем и многими другими.
      В то же время лишение патента или неудачная защита изобретения могли быть причиной настоящей личной трагедии. Из этой книги читатель узнает о патентных «войнах», которые вели со своими конкурентами Уатт Парсонс, Дизель. Исход этих сражений подчас оказывал самое непосредственное влияние на развитие техники. Патенты Уатта на много лет блокировали создание паровых машин высокого давления, а знаменитый спор Парсонса со своими бывшими компаньонами на несколько лет задержал развитие паровых турбин. Некоторые машины (параллелограмм Уатта, радиальные турбины) своим рождением обязаны попыткам обойти запатентованные решения. Вообще патентные и технические аспекты изобретений в реальной жизни всегда были неразрывно связаны между собой, и данная книга в этом отношении верно отражает историческую действительность, что является ее несомненным достоинством.
      Другое достоинство книги — широта охвата темы. В ней вы найдете сведения по истории почти всех основных типов тепловых двигателей. Хотя порой эти сведения, несомненно, в связи с ограниченностью объема носят несколько конспективный характер, такой подход позволил добиться важного результата — продемонстрировать общие существенные черты развития различных двигателей, сходство и различие их судеб, неразрывную связь истории техники и истории общества.
      В книге приведено множество интереснейших фактов, по-новому освещается ряд моментов в истории двигателей. С этой точки зрения книга будет интересной не только для любителей популярной литературы, но и для специалистов-теплотехников. И конечно же, она будет очень полезна изобретателям, особенно начинающим, которые почерпнут много поучительного в опыте великих изобретателей отдаленного и недавнего прошлого,
      Профессор, доктор технических наук А. А. ШЕИПАК
     
      О ЧЕМ ЭТА КНИГА
      В течение многих тысячелетий огонь для человека был только источником тепла и служил для приготовления пищи. Затем человек научился использовать его для выплавки и обработки металла. И только к концу XVII в. люди поняли, что пользуются лишь ничтожной частью наследства Прометея. Они поняли, что огонь можно заставить двигать по земле экипажи, по воде — суда, забивать сваи. И все это под силу устройствам, преобразующим тепло в работу, — тепловым двигателям.
      Сегодня любому школьнику известны такие двигатели, как паровые машины, паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные и ракетные двигатели. Существуют и менее известные конструкции, например двигатели с внешним подводом теплоты. Жизнь современного человека трудно представить без тепловых двигателей. На транспорте главным двигателем является двигатель внутреннего сгорания, около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях. Все, что окружает нас и служит нам в повседневной жизни — дома, мебель, одежда и даже пища, изготовлено с помощью машин, приводимых этими двигателями. Наша зависимость от них значительно больше, чем зависимость наших предков от лошади.
      Тепловые двигатели, которые окружают нас теперь повсюду, кажутся нам привычными. Но путь к их созданию был совсем не простым. Были и выдающиеся открытия. Были и разочарования.
      Множество изобретений сделано на этом пути, однако это не означает, что в этой области все уже известно. Проблема дальнейшего совершенствования и повышения экономичности двигателей не теряет актуальности и в наши дни. Миллионы людей участвуют в создании и эксплуатации тепловых двигателей, и сотни тысяч из них являются изобретателями.
      Естественным является стремление каждого изобретателя закрепить свое авторство с помощью авторского свидетельства или патента.
      В чем же смысл патента и причина его появления? В древнем мире и в средние века секреты ремесел тщательно охранялись. Тайна была тогда единственной гарантией монополии производства и вытекающих отсюда выпцц Правительство Венеции, например, для сохранения тайны знаменитого венецианского стекла превратило остров Мурано в пожизненную тюрьму для многих мастеров-стеклоделов. Но даже строжайшие меры подчас оказывались неэффективными перед расторопностью конкурентов. Нередко, однако, случалось худшее. Секреты ремесел гибли с мастерами в столь частых тогда войнах и эпидемиях. Навсегда исчезал бесценный опыт, находки талантливых людей.
      Такая практика тормозила развитие производительных сил, и набирающий силу капитализм не мог с ней мириться. Выход был найден в новой форме собственности — «интеллектуальной» и в документах, гарантирующих право монопольного пользования этой собственностью в течение определенного срока даже в случае раскрытия тайны.
      Первым документом, провозгласившим исключительное право использовать свое изобретение, был изданный в 1624 г. английским королем Яковом Стюартом «Статут о монополиях». Патентные законы в других странах появились позднее. В царской России с 1812 г. существовала иная форма охраны «интеллектуальной» собственности — привилегия, отличавшаяся от патента по содержанию, но также ставящая ее обладателя в исключительное положение.
      До последнего времени в нашей стране такая форма защиты изобретений, как патент, не являлась основной. Патенты выдавались сравнительно редко, преимущественно иностранным изобретателям. Гораздо чаще использовалась иная форма защиты — авторское свидетельство, по которому все права на использование изобретения принадлежат государству.
      Современные охранные патентные документы обычно содержат специальный раздел — «формулу изобретения», в котором е сжатой форме специфическим «па-
      тентным» языком излагается существо изобретения, характеризующее объем авторских прав. Однако так было не всегда. Например, в России до конца XIX в. привилегии не содержали формулы изобретения. Отсутствие формулы в патентных документах, а иногда и неумелая ее редакция часто служили препятствием для получения патентов на новые изобретения. История создания тепловых двигателей насыщена примерами, когда изобретателю не удавалось защитить свои права, и случаями, когда патенты выдавались без достаточных оснований.
      Наша книга о том, как работали над созданием тепловых двигателей и как патентовали свои изобретения выдающиеся инженеры и ученые, создатели тепловых двигателей, о перспективах развития тепловых двигателей и о некоторых особенностях защиты авторских прав в этой области.
     
      СНАЧАЛА СОВСЕМ НЕМНОГО ТЕОРИИ
      Прежде чем осветить проблемы, над которыми бились и бьются уже более трехсот лет создатели тепловых двигателей, вспомним основы теории этих двигателей, их термодинамики.
      Начнем с определения: тепловой двигатель — машина для преобразования теплоты в работу. В этом определении есть два понятия, требующие разъяснения. Одно из них — работа (вернее механическая работа) — знакомо каждому со школьных времен: это произведение силы на перемещение точки ее приложения в направлении действия силы. Понятие достаточно простое, обычно не вызывающее затруднений. С теплотой куда сложнее. По земле уже вовсю ходили паровозы, воды рек и морей бороздили пароходы, паровые машины вращали множество станков, откачивали воду из рудников, а ученые никак не могли разобраться в том, что же такое теплота. Одни считали, что теплота — это вещество — теплород, которое не возникает и не уничтожается, а только перераспределяется между телами. Сторонники этой так называемой вещественной, или материальной, теории теплоты считали, что термометр показывает концентрацию, т е. число «градусов» теплорода в данном теле, представляющем смесь вещества тела и теплорода. Отсюда название «температура» (temperatura в переводе с латыни означает «смесь»). Ложность материальной теории была вскрыта еще М. В. Ломоносовым. Другие ученые, придерживавшиеся механической теории теплоты, утверждали, что теплота есть движение мельчайших частиц тела. В дальнейшем наука подтвердила — да, такое движение существует, однако оно определяет не теплоту, а тепловую энергию вещества. Таким образом, механическая теория теплоты также, по существу, оказалась неправильной. В соответствии с современными представ» лениями теплота — это форма передачи энергии. И по своей сути, и количественно это совсем не то, что тепло» вая энергия. Действительно, можно подсчитать тепловую энергию определенной массы перегретого водяного пара, просуммировав кинетическую энергию его молекул. Охладим этот пар вначале до температуры конденсации, а затем заморозим полученную воду. При этом, кроме теплоты, отведенной при охлаждении пара, выделятся также теплота испарения и теплота плавления, которые для воды очень велики. В результате в процессе охлаждения мы отведем теплоту гораздо большую, чем тепловая энергия, которой первоначально обладал перегретый пар. Бессмысленно говорить о запасе теплоты в каком-нибудь теле — она никак не связана с природой или состоянием тела или системы тел. Выделение или поглощение теплоты есть результат и функция процесса изменения состояния тел. Дрова, например, сами по себе не обладают теплотой. Она начинает выделяться в химическом процессе окисления органического вещества, проще говоря, горения дров.
     
      (...)
     
      ПРИШЕДШИЕ ИЗ ТЬМЫ ВЕКОВ, ИЛИ ДВИГАТЕЛИ, КОТОРЫМ НЕ НУЖНА АТМОСФЕРА
      Если в реактивной турбине, показанной на рис. 2, отделить камеру вместе с соплом от штанги, она перестанет вращаться и начнет двигаться прямолинейно под действием реакции вытекающей струи газа, т. е. превратится в реактивный двигатель, который можно использовать для перемещения снарядов, самолетов и т. п. Однако, отделив камеру от стойки, мы прекратили подавать в нее рабочее тело, и для того чтобы двигатель мог продолжить полет, необходимо разместить источник рабочего тела на летательном аппарате. В камеру сгорания воздушно-реактивных двигателей подается только горючее (например, керосин), а окислитель (кислород) берется из атмосферного воздуха, поступающего в двигатель через воздухозаборное устройство. Естественно, такой двигатель может летать только в атмосфере. Его нельзя использовать в космосе или верхних разреженных слоях атмосферы. Для того чтобы двигатель совершенно не зависел от окружающей среды, нужно на борту летательного аппарата также иметь окислитель. Такой двигатель, в камеру сгорания которого подается горючее и окислитель из источников на летательном аппарате, называется ракетным. При этом возможны два варианта. Первый вариант — горючее и окислитель (например, водород и кислород) хранятся в баках в жидком виде (в этом случае они занимают минимальный объем) и подаются в камеру сгорания насосами или каким-нибудь другим способом. Такие ракетные двигатели называются жидкостными (ЖРД). В другом варианте горючее и окислитель находятся в твердом состоянии в виде химических соединений. Эти вещества перемешивают в нужных пропорциях, прессуют в так называемые шашки и помещают в камеру сгорания ракетного двигателя. Простейшее такое вещество — это всем известный дымный порох, в котором окислителем является калиевая селитра, а горючим — древесный уголь. Эти двигатели называают ракетными двигателями твердого топлива (РДТТ), пороховыми ракетами, или просто пороховиками. Ракеты известны людям с незапамятных времен.
      Древняя китайская легенда рассказывает о важном чиновнике Ван-Гу, который был одержим идеей полета. Для осуществления своей мечты он не прибегнул к традиционным в те времена средствам — заговорам, заклинаниям и таинственным мазям колдунов. Он не приказал изготовить для себя крылья наподобие крыльев птиц или летучих мышей. Махать крыльями, покрываясь потом, нет, не так представлял он себе воздушное путешествие. Ван-Гу привык, по-видимому, путешествовать с комфортом. По его указаниям был изготовлен ни больше ни меньше как ракетоплан, и это за несколько сот лет до нашей эры! Среди чиновников очень редко встречаются испытатели природы. Но бывают и исключения (вспомним знаменитого магдебургского бургомистра Герике). Ван-Гу, безусловно, принадлежал к таким исключениям из почтенного чиновного племени. Он уселся в кресло, которое было одним из элементов ракетоплана. Кроме кресла, ракетоплан имел 47 ракет и воздушный змей для поддержания в воздухе. По знаку Ван-Гу 47 человек должны были одновременно поднести 47 факелов к соплам ракет. Но произошло непредвиденное. Одна из ракет взорвалась, от нее загорелись другие ракеты, и ракетоплан сгорел вместе со своим создателем. Многие считают эту историю вымыслом, поскольку в то время настоящий порох еще не был изобретен. Но если все было так, как рассказывает легенда, то Ван-Гу был первым среди многих, принесших себя в жертву ракетному двигателю.
      Первые ракеты, использовавшиеся для военных целей, появились, естественно, в Китае — на родине пороха. Это были «огненные стрелы», т. е. обычные стрелы, на которых крепилась бамбуковая гильза с пороховой начинкой. «Огненные стрелы» выпускались из лука или метались рукой после зажигания пороха. Ракеты удлиняли полет стрелы. Кроме того, ракета оказывала зажигательное действие. Об этих стрелах в Европе узнали в XI в. Есть сведения, что ими, наряду с другим китайским вооружением, пользовались монголы во время своего нашествия в XIII в. Боевые ракеты периодически, хотя и довольно редко, применялись в Европе в XIV — XV вв. Однако фейерверочные ракеты использовались в это время очень широко. Пиротехника была распространенным прибыльным ремеслом и долго оставалась таковым, а вот о боевых ракетах надолго забыли.
      Положение изменилось в самом конце XVIII в. Во время штурма города Серингапата в Индии англичане были неожиданно обстреляны боевыми ракетами. Позднее англичане установили, что индийцы уже давно и успешно применяют боевые ракеты, похожие по конструкции на «огненную стрелу», но значительно более мощные (масса ракеты составляла 3 — 4 кг). Ракетные подразделения в армиях индийских князей были многочисленны (до 5000 человек). Новое, а вернее, забытое старое, оружие заинтересовало англичан главным образом тем, что для стрельбы ракетами не нужны тяжелые пушки, которые часто было трудно транспортировать в условиях колониальных войн. Все, что необходимо для ракеты, — это легкий пусковой станок, не воспринимающий ни отдачи, ни давления пороховых газов. За усовершенствование ракет взялся английский полковник В. Конгрев, служивший в Индии и наблюдавший ракеты в деле.
      Редкие документальные и художественные фильмы о Великой Отечественной войне обходятся без залпов «Катюш» — ракетных минометов, созданных выдающимися советскими инженерами В. А. Артемьевым, Г. Э. Лангемаком, Б. С. Петропавловским. Это было в то время самое современное и необыкновенно эффективное оружие, сыгравшее большую роль в войне. О роли ракетного оружия в современных вооружениях рассказывать не нужно — об этом знают все. Однако немногим известно, что ракетная артиллерия очень широко была распространена еще в прошлом веке.
      Вернувшись из Индии, полковник В. Конгрев развернул работу над ракетным оружием и быстро добился успехов. Он изобрел станок для метания ракет, позволивший изменять угол выпуска ракеты, что повысило точность и дальность стрельбы. В. Конгрев создал несколько типов ракет различного назначения и довел дальность их полета до 2,5 км. Ракеты В. Конгрева, показанные на рис. 29, поступили на вооружение английского флота и широко им использовались. Так, в 1807 г. с английских кораблей на Копенгаген было выпущено несколько тысяч ракет, вызвавших в городе многочисленные пожары. Таким образом, ракетоносный флот, оказывается, существовал уже в самом начале XIX в.! Более того, русский военный инженер К. А. Шильдер, работавший над созданием подводной лодки в 30-х гг. прошлого века, предложил оснащать ракетным оружием подводные лодки (рис. 30). К- Шильдер даже производил (правда, не очень успешные) опыты по запуску боевых ракет с построенной им подводной лодки. К этому времени ракетная артиллерия стала уже обычной в войсках практически всех европейских армий.
      Ракетные установки обладали хорошей скорострельностью и дальностью стрельбы, но точность попаданий оставляла желать лучшего. Поэтому усилия изобретателей сконцентрировались на улучшении именно этого показателя ракет. Были созданы ракеты, снабженные крыльями, винтами, устройствами для закручивания ракетной струи, которые обеспечивали вращение ракет. Очень большую роль в усовершенствовании ракет сыграл русский генерал К. И. Константинов. Его ракеты успешно применялись в боях на Кавказе и в Туркестане. Однако пушечная артиллерия совершенствовалась быстрее ракетной и полностью вытеснила последнюю к концу прошлого века. В первой мировой войне ракеты использовались только для сигнализации и освещения местности.
      В XIX в. в Европе появились последователи мифического Ван-Гу, пытавшиеся приспособить пороховую ракету для полетов. Одним из первых был марсельский пиротехник Клод Рожьери, которому удалось запустить на ракете... барана. Взлетевшее на 200 м животное благополучно спустилось на землю с помощью парашюта. Предлагалось использовать ракеты для перемещения аэростатов и дирижаблей. В 1913 г. американец Лоу пытался подняться в воздух на большой пороховой ракете. Но ракета взорвалась, и Лоу погиб.
      Во второй четверти нашего века работы над РДТТ заметно интенсифицируются. Делаются практические попытки использовать ракету в качестве авиационного двигателя. Особенно много над этим работал известный немецкий ученый Макс Валье. Своими идеями ему удалось увлечь автомобильного фабриканта Опеля. Первоначально ракеты устанавливались на автомобилях, дрезинах и лодках, а затем на планерах. Первый удачный полет на планере с ракетными двигателями совершил 11 июня 1928 г. пилот Штаммер. Планер пролетел 1500 м. Год спустя уже сам Опель в присутствии публики поднялся в воздух на специально построенном самолете с ракеткым двигателем. Полет продолжался около 45 с на высоте 20 — 30 м. Была достигнута скорость около 150 км/ч. Так фабрикант и спортсмен осуществил мечту древнего китайского чиновника. М. Валье погиб при взрыве ракеты в 1930 г. Та же участь постигла другого известного немецкого ракетчика Тиллинга в 1933 г. К этому времени все работы с ракетными двигателями были засекречены.
      Опыт 20 — 30-х гг. показал, что ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ) можно с успехом использовать в боевых снарядах ближнего боя как на земле, так и в воздухе, а также в качестве вспомогательного двигателя преимущественно для взлета самолетов. Но ввиду сравнительно скромных энергетических возможностей пороха применение РДТТ как главного двигателя для дальних полетов казалось бесперспективным.
      Необходимо было построить двигатели, работающие на топливах, обладающих гораздо большей теплотворной способностью. В 30-е гг. эти топлива были уже давно известны. В 1903 г. вышла в свет книга К- Э. Циолковского «Исследования мировых пространств реактивными приборами». В этой книге Циолковский предложил применить в качестве компонентов топлива жидкие водород и кислород. Он подсчитал, что теоретическая скорость истечения продуктов сгорания в этом случае достигнет 5700 м/с. Это, по мнению ученого, была наибольшая возможная скорость истечения, что позволяло обеспечить максимально достижимую скорость ракеты. К. Э. Циолковским была разработана также схема жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), работающего на таком топливе. Жидкостные ракеты, в том числе классического типа (с жидким горючим и окислителем), были известны и до Циолковского. Первым такой двигатель предложил русский ученый С. С. Неждановский еще в первой половине 80-х гг. XIX в. Однако именно Циолковского, создавшего теорию ракетных двигателей и разработавшего основные принципы их расчета и проектирования, считают настоящим творцом ЖРД-
      Циолковский первым среди ученых предложил использовать ракетные двигатели для полета в космос, а пионерами в этой области, как это ни удивительно, следует считать тех, кого мы сейчас называем писателями-фантастами. Пожалуй, первое описание полета в космос на ракетном корабле дал еще в 1650 г. не кто иной, как Сирано де Бержерак. Тот самый Сирано, которого мы знаем по знаменитой драме Э. Ростана. В своем философско-фантастическом романе «Иной свет, или Космическая история об империях и государствах Луны» он живо описывает старт и полет ракетоплана с многоступенчатой ракетной установкой. Последняя состояла из нескольких рядов ракет по шесть штук в каждом ряду: «...как только пламя уничтожало один ряд ракет — они были расположены по шесть штук — благодаря запалу, помещенному в конце каждого ряда, загорался другой ряд».
      Практическая работа над ЖРД развернулась в середине 20-х гг. Уже в 1926 г. стартовали первые ЖРД, созданные американским ученым Р. Годдардом. Постепенно совершенствуя ракеты, Годдард в 1935 г. довел их скорость до 1120 км/ч, а высоту полета — до 2300 м. В Германии над ЖРД интенсивно работали такие ученые, как Оберт, Винклер, Ридель. Первая немецкая ракета конструкции Винклера поднялась в воздух 21 фев-равля 1931 г. В 30-е гг. были испытаны первые советские ракеты на жидком топливе, выдающуюся роль в создании которых сыграли В. П. Глушко, С. П. Королев, М. К. Тихонравов.
      Для этого времени было характерно увлечение идеями межконтинентальных и межпланетных путешествий. В 1933 г. инженер Нибель, получив от Магдебургского городского банка ссуду 40000 марок, приступил к постройке пассажирской ракеты длиной 8 м и диаметром 1 м. Ракета была рассчитана на подъем 750 кг на высо-ТУ 2 км. Ссуда была выдана с тем условием, чтобы первый полет с человеком состоялся именно в Магдебурге. Городские власти предполагали быстро окупить затраты, ожидая большого притока публики на демонстрацию неслыханного полета и осмотр ракеты. Однако Нибелю не удалось закончить задуманного. К власти пришли фашисты, а их не интересовали такого рода мероприятия. ЖРД им нужен был совсем для других целей.
      Во время второй мировой войны ЖРД широко применялся. Все знают о зловещей ракете V-2, созданной фашистским конструктором фон Брауном. Эта ракета была оснащена ЖРД с тягой 25 000 кг, работавшем на кислороде и керосине. Меньше известны немецкие самолеты с ЖРД, начавшие действовать к концу войны. В середине 1944 г. на Западном фронте против наступавших союзников был применен истребитель-перехватчик Ме-163 В. Это была необычная машина. Оснащенный ЖРД с тягой до 1500 кг, самолет взлетал, набирая высоту почти вертикально, после чего летчик выключал двигатель. Большую часть полета самолет планировал, поджидая свою жертву. Двигатель включался периодически, на короткие промежутки времени для разгона. На таком режиме самолет мог летать около часа. Максимальная скорость самолета составляла 900 км/ч. Работы над подобными машинами проводились и в СССР. 15 мая 1942 г. летчик Г. Я. Бахчиванджи совершил первый успешный полет на истребителе БИ-1 конструкции В. Ф. Болховитинова. Самолет был оснащен ЖРД- Однако испытательные полеты закончились катастрофой, в которой Бахчиванджи погиб. Ракетная авиация не сыграла существенной роли в войне ввиду ее малочисленности и несовершенства, однако ракетные двигатели довольно широко использовались в качестве ускорителей, например, при взлете самолетов.
      В наше время ЖРД широко используется в космической технике. Это главный двигатель ракет, выводящих на орбиты спутники и космические корабли.
     
      КПД ДВИГАТЕЛЕЙ И КПД ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ (ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ)
      Повышение кпд — проблема, родившаяся вместе с тепловыми двигателями. Проблема, которая никогда не теряла остроты и которая остается актуальной. Собственно, главные пути решения этой проблемы давно известны — они были указаны еще Сади Карно. Это увеличение наивысшей и снижение наинизшей температуры цикла. Карно описал цикл, обладающий наивысшим термическим кпд. Приближение циклов двигателей к циклу Кар-до, так называемая карнотизация, остается важным средством снижения расхода топлива. Наконец, С. Карно указал и еще один путь повышения экономических двигателей. Это утилизация тепловых потерь. Мы помним, что Карно предлагал для этой цели использовать котел, в котором отходящие газы двигателя внутреннего сгорания нагревают воду, превращая ее в пар. Помимо тепла отходящих газов, в двигателе можно утилизировать теплоту, отводимую в системах охлаждения, смазки и т. д. Здесь чрезвычайно широкое поле деятельности для изобретателей.
      Почти все тепловые двигатели работают при переменных нагрузках, причем диапазон изменения нагрузок нередко очень широк. Все мы знаем, как резко изменяется, например, потребление электричества в городе в течение суточного или годичного цикла, или как часто приходится нажимать на педаль газа, изменяя мощность двигателя автомобиля во время езды по городу. В то же время все тепловые двигатели, строго говоря, имеют лишь один наивыгоднейший режим, при всяком отклонении от которого экономичность двигателя ухудшается. Из этого положения есть два выхода: первый — усовершенствование методов регулирования и второй — ак-
      кумулирование энергии. Последний путь очень выгоден. Ведь в идеале, разумеется, двигатель может работать на постоянном наивыгоднейшем режиме, а избыток его энергии, запасенный в аккумуляторе при минимуме нагрузки, может быть использован при максимальной потребной мощности, или, как говорят, на пиковом режиме. Здесь широкое поле деятельности для изобретателей, покольку аккумуляторы могут быть самых различных типов. Они могут запасать тепло, холод, электрическую энергию, потенциальную энергию воды, грузов, пружин, кинетическую энергию масс и т. д. и т. п. Мы не можем, к сожалению, подробнее остановиться на этой интереснейшей теме. Но здесь есть что почитать, например отличную книгу Н. В. Гулиа «Маховичные двигатели» (М.: Машиностроение, 1976).
      Остановимся на первом из указанных Карно путей. В паровых турбинах максимальная температура пара сейчас стабилизировалась на уровне примерно 540° С. Современная техника располагает материалами, применив которые можно эту температуру существенно увеличить. Однако стоимость этих материалов очень высока, полученный выигрыш в экономичности не окупит затрат. Иное дело — газоная турбина. Здесь повышение температуры перед турбиной — наиболее радикальный и самый перспективный путь повышения кпд. Применяющиеся сейчас сплавы позволяют газовой турбине надежно работать при 900 — 1000° С. Для дальнейшего повышения температуры приходится охлаждать наиболее горячие элементы двигателя, в первую очередь лопатки турбины.
      Системы охлаждения использовались уже в самых первых газовых турбинах. Вначале для охлаждения преимущественно использовалась вода, затем воздух, отбираемый от компрессора. Сейчас такое охлаждение используется широко, особенно в авиационных двигателях. С помощью воздушного охлаждения температуру перед турбиной удалось довести до 1500° С. Но на охлаждение требуется много воздуха. Работа, затраченная на его сжатие, не используется для получения работы в цикле, т. е. представляет собой потерю. Аэродинамика охлаждаемых лопаток хуже, чем у неохлаждаемых. Кроме того, сами охлаждаемые лопатки, имеющие системы тончайших каналов для воздуха, очень дороги. Все эти факторы препятствуют внедрению воздушного охлаждения
      В наземных установках и на транспорте. Для двигателей сравнительно малых мощностей (до 100 кВт), используемых на автомобильном транспорте, выполнение охлаждающих каналов в миниатюрных лопатках турбин, сталкивается с практически не преодолимыми технологическими трудностями. Ну а неохлаждаемые турбины, изготовленные из обычных жаропрочных сплавов, ввиду йх низкой экономичности вряд, ли смогут когда-либо конкурировать, например, с дизельным двигателем.
      По существу, единственный выход из положения — использование новых, и прежде всего керамических, материалов для изготовления турбин. В этом случае температура перед турбиной без всякого охлаждения может быть доведена до 1300 — 1400° С. Подсчитано, что при такои температуре расход топлива в автомобильных газотурбинных двигателях, снабженнных регенератором, будет на 20 — 30% меньше, чем у лучших дизелей. Газотурбинный двигатель обладает и другими преимуществами перед дизелем — он может работать на самых различных топливах газе, мазуте, керосине, спирте и т. д., меньше загрязняет воздух, потребляет меньше масла, он проще и дешевле в эксплуатации.
      Над керамическими двигателями сейчас работают многие ведущие автомобильные фирмы. На эти работы расходуются сотни миллионов долларов. Уже созданы опытные образцы, которые проходят проверку На автомобилях. Но сроки серийного производства таких двигателей все время отодвигаются. Инженерам никак не удается пока решить проблему надежности керамических элементов. Поскольку керамические материалы очень хрупки, приходится уделять огромное внимание чистоте и качеству сырья. Технологические процессы — спекание и прессование керамических деталей, а также контроль качества изделий должны быть на очень высоком уровне — ведь малейший дефект, например микроскопическая трещина или неоднородность, приводит к быстрому разрушению керамики. Но ученые и инженеры надеются все эти трудности преодолеть в ближайшем будущем. Во всяком случае теоретически нет препятствий для создания достаточно пластичных керамических материалов. Если эти планы осуществятся и такие материалы будут созданы, в энергомашиностроении произойдут глубокие изменения, наступит «новый каменный век». Например, в автомобильной промышленности случится то, ЧТо произошло когда-то 6 авиации, — газотурбинный двигатель сможет полностью вытеснить поршневой.
      Но и для ДВС керамика также сулит заманчивые перспективы. Со времен неудачной попытки Дизеля сделать ДВС без охлаждения неоднократно пытались создать такой двигатель. Причины вполне понятны. До 15% тепла, выделяющегося при сгорании топлива, теряется в системе охлаждения дизелей (в карбюраторных ДВС этот показатель может превышать 25%). Если двигатель не требует охлаждения, не нужны радиатор, вентилятор, насос, система трубопроводов и охлаждающих каналов. А это не просто экономия металла и трудозатрат, это одновременно и снижение массы силовой установки. Вместо этой сэкономленной массы можно будет взять дополнительный груз или увеличить запас топлива.
      Немаловажен и выигрыш от улучшения термодинамического цикла. Процессы сжатия и расширения становятся адиабатными — реализуется мечта Р. Дизеля. Такие двигатели уже получили название адиабатных. У них повышенная температура конца горения и, следовательно, больше работа расширения.
      Правда, увеличение кпд не столь велико, как можно было ожидать. Из-за отсутствия охлаждения стенок свежий заряд во время впуска подогревается, его плотность падает и заполнение цилиндров свежим зарядом ухудшается. Из-за уменьшения отвода тепла стенками от горящей смеси изменяется в неблагоприятную сторону закон подвода тепла к рабочему телу. Возрастает температура конца расширения и, следовательно, возрастает потеря тепла с отработавшими газами. Эта потеря в ДВС с турбонаддувом может быть частично компенсирована, так как увеличивается мощность турбины и ее можно передать на коленчатый вал ДВС. Такие двигатели называют турбокомпаундными — это уже гибрид ДВС и ГТД. Опыты свидетельствуют, что кпд адиабатных тур-бокомпаундных двигателей можно получить выше кпд охлаждаемых ДВС на величину около 7 — 10%. Это значение меньше ожидаемого, но достаточно велико.
      У адиабатных ДВС есть еще одно преимущество — более полное сгорание топлива и, следовательно, меньшая токсичность выхлопа. В настоящее время уже созданы образцы адиабатных ДВС с керамическими элементами. Они на 15 — 30% легче, чем обычные двигатели. Но пока они недолговечны.
      Какой бы ни была газовая турбина — охлаждаемой или неохлаждаемой, — именно она ограничивает наивыс-шую температуру цикла и, следовательно, снижает его кпд. Но может быть, можно обойтись без турбины? Мы знаем, что такая возможность есть и она реализуется, например, в прямоточном авиационном двигателе. А как быть на земле? Оказывается, и здесь есть средство избавиться от турбины. Это магнитно-гидродинамический (МГД) генератор. МГД-генератор имеет рабочий канал, окруженный мощными магнитами, создающими в канале магнитное поле. В канал из камеры сгорания подается газ, нагретый примерно до 2500° С. К газу добавлены присадки из легкоионизирующихся веществ (натрий, калий, цезий и т. п.). При такой температуре и с такими добавками газ имеет достаточную электропроводность. В канале МГД-генератора электропроводный газ разгоняется до высокой скорости в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля. В этом случае по законам электродинамики в газе возникает электрический ток, направленный перпендикулярно потоку газа и магнитным силовым линиям от одной стенки канала к другой. Этот ток снимается с электродов генератора и подается в электросеть.
      При взаимодействии электрических и магнитных полей возникают силы, тормозящие движение газа. На преодоление работы этих сил расходуется энергия, подведенная к газу. На выходе из МГД-генератора газ имеет еще очень высокую температуру и может быть использован в качестве источника тепла или рабочего тела в газотурбинной или паротурбинной установках. Кпд таких комбинированных установок очень высок (50 — 60%). Однако конструкторам МГД-генераторов еще предстоит преодолеть много трудностей, в первую очередь обеспечить надежность работы горячих стенок МГД-каналов и электродов. Но эти проблемы, как кажется, близки к разрешению.
      Работа теплового двигателя неизбежно связана с отводом теплоты в холодильник (чаще всего в окружающую среду). Самые первые тепловые машины использовали лишь ничтожную долю (менее 1%) теплоты, полученной при сжигании топлива. С тех пор эффективность тепловых двигателей неизмеримо возросла, однако и сейчас даже самые экономичные из них выбрасывают, не использовав, больше половины подведенной теплоты.
      Не удивительно, что идея использования сбросного тепла возникла очень давно, еще до рождения теории тепловых двигателей. В двигателе, изобретенном Стирлингом в 1816 г., теплотой воздуха, отработавшего в процессе расширения, подогревался воздух после сжатия перед подводом тепла. Для этой цели служил специальный теплообменник-регенератор. Сейчас регенерация, т. е. использование в цикле того же двигателя тепла отработавших газов, широко применяется в ГТД. Регенерация позволяет значительно повысить кпд, но регенеративные теплообменники очень громоздки. В автомобильных газотурбинных двигателях используются самые компактные вращающиеся регенераторы, в которых газ и воздух попеременно протекают по каналам ротора-теплообменника. Тем не менее такие регенераторы сопоставимы по размерам со всеми остальными элементами двигателя, вместе взятыми. Там, где требования к габаритам очень жесткие (в авиации, например), от регенераторов пришлось вообще отказаться.
      Другой путь — использование тепла отходящих газов вне двигателя, например для нагрева рабочего тела другого двигателя. Именно такое решение предложил С. Карно. Изобретенный им котел-утилизатор сейчас широко используется как генератор пара в утилизационной паротурбинной установке. Такое сочетание ГТД с паровой турбиной называют парогазовой установкой. Существует множество вариантов парогазовых установок. В некоторых из них газотурбинная и паротурбинная части соединены множеством связей. Ведь в паротурбинном контуре можно использовать не только тепло отходящих газов, но и тепло, отводимое при охлаждении воздуха в компрессоре или в процессе охлаждения деталей газовой турбины.
      Такого рода парогазовая установка с комбинированной утилизацией тепла была предложена известным советским теплотехником И. И. Кирилловым. В этой установке газовая турбина высокого давления охлаждается паром, поступающим из паровой турбины высокого давления. В системе охлаждения пар перегревается и поступает в паровую турбину низкого давления. Затем пар конденсируется и конденсат подается в котел-утилизатор. Кпд такой установки по расчетам очень велик — около 60% при температуре газа 1200° С. Для сравнения укажем, что кпд паротурбинных установок обычно не превышает 40 — 42%. Однако в таких установках необходимо обеспечить надежность и герметичность системы охлаждения, а это сложная и еще нерешенная задача.
      В обычных ГТД давление отходящих газов должно несколько превышать атмосферное, поэтому температура этих газов довольно велика, т. е. велико количество теплоты, бесполезно рассеиваемой в атмосфере. Температуру выхлопных газов можно было бы уменьшить, продолжив расширение в турбине до давления ниже атмосферного. Однако как тогда выбросить газ в атмосферу? Казалось бы, выход простой — можно вновь сжать газ компрессором до атмосферного давления. Но в этом случае даже без учета потерь процесс сжатия повторит процесс расширения в обратном направлении и вернется к атмосферному давлению с прежней температурой газа. Но если мы после перерасширения газа в турбине охладим его, а затем сожмем, то температура выхлопного газа уменьшится. Соответственно уменьшится и количество сбросного тепла. Естественно, при этом увеличатся кпд и полезная работа цикла. Действительно, за счет уменьшения давления на выходе увеличится работа турбины, правда, часть этой прибавки пойдет на привод дополнительного компрессора. Но не вся, а именно часть, ведь работа сжатия вследствие более низкой температуры сжимаемого газа будет меньше прибавки работы расширения. Такая установка с перерасширением газа была изобретена советским инженером П. Ф. Плющевым (патент № 2337). Он предложил охлаждать газ перед дополнительным компрессором в контактном теплообменнике путем впрыска воды. Очень интересный вариант двигателя с перерасширением предложил замечательный советский ученый Ф. А. Цандер. В его двигателе газ после расширения в сопле до давления ниже атмосферного охлаждается через стенки потоком воздуха, а затем подается в диффузор, где дожимается до атмосферного давления. Интересно, что в таких двигателях можно обойтись без дополнительного компрессора или диффузора, а сжимать газ с помощью так называемого термопрессора, представляющего собой профилированный канал, в который впрыскивается охлаждающая среда.
      Иногда в парогазовых установках применяют «обратные связи», например, подогревая теплом, отведенным из парожидкостного контура, воздух на входе в компрессор газотурбинного двигателя. Расчеты показывают, что этот способ очень выгодно использовать для регулирования двигателя на режимах пониженной мощности. С этой же целью предлагают просто перепускать отходящие газы на вход в компрессор.
      Интересное направление в утилизации представляют энергоустановки с глубоким охлаждением продуктов сгорания, выдающийся вклад в развитие которых внес советский изобретатель А. II. Ложкин. В установках с переохлаждением газ за газовой турбиной с избыточным давлением 1 — 2,5 105 Па последовательно охлаждают различными путями до температуры росы. При этом из продуктов сгорания конденсируется вода, образовавшаяся при сжигании топлива. Конденсат отделяют, а осушенный газ подают в выходную турбину, где он расширяется до атмосферного давления. При этом температура отходящего газа может быть даже ниже, чем в атмосфере, и его можно использовать как источник холода. В таких установках теплота, выделяющаяся при конденсации пара, содержащегося в газе, используется для получения дополнительной работы в выходной турбине. А. Н. Ложкин предлагал использовать таким же образом и теплоту конденсации углекислого газа, однако для этого требуется уже достаточно глубокое охлаждение отходящих газов.
      В последнее время все большую актуальность приобретает проблема использования низкосортных сернистых топлив. Такие топлива, например угли, предварительно газифицируют, получая низкокалорийный газ, содержащий окись углерода и водород. Этот газ перед сжиганием необходимо очистить от сернистых соединений, чтобы не загрязнять атмосферу ядовитыми выбросами. Однако перед очисткой газ следует охладить — таково требование технологии очистки. Вообще процессы подготовки низкосортных топлив связаны с затратами и отводом значительного количество тепла, которое можно различными способами утилизировать в циклах газотурбинных и парогазовых установок. Это направление, так называемая внутрицикловая газификация топлива, является перспективным.
      В нашей стране очень много теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), в которых теплота, отводимая в паротурбинном цикле, используется для нагрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Правда, термический кпд паротурбинной части ТЭЦ понижен вследствие повышенной температуры «охлаждающей», т. е. нагреваемой, воды. Однако коэффициент использования топлива в ТЭЦ достигает 70% (по сравнению с 40 — 42% на обычных паротурбинных электростанциях). Таким образом, топливо используется наивыгоднейшим образом. Общая мощность ТЭЦ в СССР превышает 50 млн. кВт — это значительно больше, чем в любой другой стране.
      Помимо отходящих газов и систем охлаждения, в тепловых двигателях есть еще один источник тепла — это маслосистема. Теплота, выделяющаяся при трении и охлаждении подшипников, воспринимается смазочным маслом. Для того чтобы избежать перегрева масла, в системах смазки устанавливают специальные радиаторы-охладители. Однако есть немало предложений по использованию и этого тепла в антиобледенительных системах, для подогрева топлива и т. п.
      Очень короткий и неполный разговор о проблемах тепловых двигателей и путях их решения все же, как нам кажется, убеждает в том, что поле деятельности изобретателей непрерывно расширяется. Каждое значительное изобретение, как в цепной реакции, решая одну проблему, ставит новые задачи, еще более трудные и разнообразные. Это подтверждается статистикой. По данным ВНИИ патентной информации, только в шести странах (США, Великобритании, Франции, ФРГ, Швейцарии и Японии) число опубликованных документов, охраняющих изобретения в области тепловых двигателей, составило в 1983 г. около 9000, а в 1986 г. — 13 500. Непрерывно растет количество авторских свидетельств по этой тематике и в нашей стране. Однако много предложений по заявкам не признается изобретениями. Много изобретений не находит применения и пылится на полках патентных библиотек. Отношение полезного эффекта к затраченным усилиям, так сказать, средний кпд изобретателей, остается слишком низким. Мы надеемся, что данная книга хоть немного повысит этот кпд, ведь опыт изобретений прошлого отнюдь не утратил актуальности.
      Какие же уроки можно извлечь из этого опыта?
      Первый и главный заключается в том, что изобретение может иметь успех, если оно появляется вовремя, когда это необходимо обществу и когда технический уровень производства достаточно высок, чтобы стало возможным внедрение. Точнее говоря, должна существовать область целесообразного применения изобретения — там, где усилия, затраченные на разработку и производство, оправдываются полученным выигрышем. В этом смысле очень поучительна история газовой турбины, влачившей жалкое существование до появления реактивной авиации. Паровая машина была создана, только когда стало выгодным применять ее для откачивания воды из рудников. Многое из того, что изобрели Отто, Лаваль, Парсонс, Дизель, как мы убедились, было известно до них. Но эти изобретения появились на свет до срока. Немногие из их создателей остались в памяти потомков как мученики науки, остальные были забыты. И все же эти люди работали не зря. Посеянные ими семена проросли, и урожай собрали потомки. Но кто знает, сколько тысяч изобретателей, работавших впустую, приходится на одного Соломона де Ко, Клода Ньепса, Роберта Стирлинга или Ивана Ползунова. Мы уже не говорим о создателях вечных двигателей первого и второго рода, различных нуль-моторов, летающих инерциоидов, т. е. о тех, кто покушается на законы природы и чьи ряды, как это ни удивительно, не редеют и в наш просвещенный век. Есть немало осуществимых и много раз осуществленных объектов, работа над которыми не приносит никаких или почти никаких результатов и которые тем не менее обладают таинственной притягательной силой для изобретателей.
      Одним из таких объектов является ротационная (ро-тативная) расширительная машина или ротативный двигатель. Призрак этого двигателя всю жизнь преследовал еще Уатта. В п. 5 его знаменитого патента 1769 г. имеется, правда, довольно туманное описание двигателя с вращательным движением поршня. В 1782 г. Уатт взял отдельный патент на ротативный двигатель. Ученики Уатта (Мердок, Тревитик) и его конкурент (Горнблоуэр) предлагали свои конструкции. Однако все попытки создать двигатель оканчивались неудачей — эффективно уплотнить зазор между ротором и корпусом в условиях высоких температур оказалось невозможно. Поэтому и кпд двигателя был очень низким. Тем не менее работа над ро-тативными двигателями продолжалась с возрастающей интенсивностью. Радциг пишет, что в 1859 г. было взято 210 патентов на ротативные машины, а в музее патентного ведомства США имелся в то время отдельный большой шкаф, доверху заполненный их моделями. В начале своей карьеры Парсонс увлекался этими двцгателями и даже создал серийно выпускавшиеся образцы. Вспомним также двигатель Вильсона, участвовавший в сравнительных испытаниях во время знаменитого процесса Парсонса с Кларком и Чапмэном. Ротативные двигатели создавались и применялись неоднократно как до Парсонса, так и после него. У них было, казалось бы, очевидное преимущество перед поршневой машиной — отсутствовала передача на вал, они были проще и быстроходнее. Однако многолетний опыт свидетельствует, что основная проблема этих двигателей — уплотнение ротора не может быть решена даже в условиях несравненно более высокого, чем во времена Уатта, уровня техники. У ротативных ДВС существуют дополнительные проблемы — трудности с организацией эффективного горения смеси, охлаждения и т. д. Опыт эксплуатации и изготовления ротативных ДВС не выявил их преимуществ перед поршневыми.
      После того как появились высокоэффективные турбины, ротативные двигатели потеряли большинство своих привлекательных черт. Разумеется, если проблема уплотнений будет решена, ротативные двигатели смогут, по-видимому, найти свое, хотя и довольно ограниченное применение (они обладают тем преимуществом перед турбинами, что их кпд мало зависит от частоты вращения).
      Анализируя историю тепловых двигателей, можно обнаружить много других тупиковых или малоперспективных направлений, которые привлекают незаслуженно пристальное внимание изобретателей. Поэтому если возникает какая-либо новая идея, следует попытаться выяснить, не было ли попыток реализовать нечто подобное, и разобраться в причинах неудач. Иначе неверная идея может превратиться в идею фикс, и изобретательство станет трагедией для изобретателя, и, к сожалению, не только для него.
      Другой не менее важный вывод, который подсказывает нам история, состоит в том, что настоящая работа начинается после того, как идея осмыслена и образ машины в общих чертах ясен, т. е. после того, как изобретение состоялось. Заслуга великих инженеров прошлого не столько в изобретательстве, сколько в кропотливой и тяжелой работе, в результате которой новый двигатель вступает в жизнь. Трудность этой работы еще и в том, что приходится осваивать отнюдь не инженерные сферы деятельности. Вот как об этом писал Уатт своему другу доктору Своллю: «Ничто не является более противным моей природе, чем деловые сношения с людьми. Однако как раз они составляют одну из главных сторон моей деятельности. Я живу в постоянном страхе, что могу попасть в затруднение или не буду в состоянии контролировать рабочих». Вот цитаты из других его писем: «Я охотнее стоял бы перед жерлом заряженной пушки, чем сводил бы счеты или занимался делами». «Я дрожу, как только слышу имя кого-либо, с кем я должен иметь деловые отношения». Именно на этом этапе у изобретателей часто появляются «соавторы», занимающиеся организационной стороной дела, такие, как Болтон, Ламм и др.
      Многочисленные в прошлом примеры выдач патентов различным лицам на одни и те же решения демонстрируют несовершенство механизма установления новизны на стадии патентной экспертизы изобретений. Именно этот ее дефект и был главной причиной патентных споров, отмен патентов. Все это отнимало немало времени и энергии у изобретателей, являлось причиной тяжелых разочарований. Улучшилось ли положение сейчас? Скорее наоборот. Ведь для установления новизны современный эксперт нередко должен просмотреть несколько тысяч патентов на нескольких языках. Кроме того, он должен ознакомиться с научно-технической литературой по исследуемому вопросу за весь предшествующий период. Ошибки, как легко догадаться, вполне возможны. Мировая новизна патентов, которой гордятся наиболее солидные патентные ведомства, в ряде случаев может быть фикцией. В этих условиях изобретателю очень полезно самому поработать в патентной библиотеке и постараться установить степень новизны своего изобретения. Эта работа принесет много интересного и полезного, и кроме того, избавит от неприятных сюрпризов в будущем.
      Велико значение патентного законодательства. Вспомним, какого напрасного труда стоила Уатту неправомерная выдача Васброу и Пикару патента на паровую машину с шатунно-кривошипным механизмом? Применить этот известный механизм в паровой машине «было так же легко, как воспользваться ножом, предназначенным для резки хлеба, для разрезания сыра», — писал с огорчением Уатт. Теперь этот недостаток устранен введением в методики экспертизы правила непатентоспособности «очевидных» или примененных по прямому назначению известных решений.
      Й все Же не дефекты патентной экспертизы, не изжитые, конечно, и сегодня, а незнание изобретателями основ патентоведения, по нашему убеждению, — главная причина большинства неурядиц, связанных с получением охранного документа на изобретение. Разумеется, на всех больших предприятиях имеются патентные отделы. Всесоюзная организация изобретателей и рационализаторов (ВОИР) имеет разветвленную сеть консультационных пунктов. В общем, помощь патентоведа доступна каждому изобретателю. Но патентовед, не будучи, как правило, специалистом в данной узкой области, не может понять всех нюансов изобретения, а изобретатель, если он не знает правил патентования, часто бывает не в состоянии сформулировать суть предложения. В результате либо отдельные стороны изобретения, либо даже его суть не находят отражения в заявке, а иногда и в самом охранном документе. Здесь уместно вспомнить историю патента Н. Отто № 532. В нем Отто претендовал на то, что «...смесь горючего газа с воздухом и новый слой воздуха смешиваются слоями». Ошибочность формулировки в том, что она описывает явления, происходящие в результате некоторых операций, а не сами операции. Можно предположить, что если бы Отто описал именно действия, которые, по его мнению, приводят к расслоению смеси: неполное вытеснение продуктов сгорания из цилиндра, всасывание заряда в две стадии — сначала чистого воздуха, а потом смеси воздуха с топливом, то вполне вероятно, что первый пункт этого патента не был бы аннулирован. Такого рода ошибки (перечисление явлений вместо действий) очень часто случаются и теперь. Ведь для определения изобретения ваЖны именно действия, их последовательность, а не их следствия.
      В истории техники множество примеров неудачных попыток патентования. Причина большинства этих неудач — недостаточная патентная квалификация изобретателей. Вспомним, например, отказ в выдаче патента Г. В. Тринклеру, мотивированный известностью двигателя Горнсби. В цилиндры этого двигателя жидкое топливо (нефть) вводилось струей на раскаленную поверхность специальной камеры. Эта поверхность служила для испарения топлива и воспламенения. Тринклер же предлагал вытеснять жидкое топливо сжатым воздухом и распылять его внутри полости камеры сгорания без соприкосновенйя с ее стенками-Испарение топлива происходило с огромной поверхности мелких капель под влиянием теплоты сжатого воздуха, находящегося в цилиндре. Благодаря этому процессы испарения топлива и сгорания смеси в двигателе Тринклера происходили быстрее, в результате чего быстро нарастало, а затем при движении поршня к йижней мертвой точке (НМТ) практически не падало давление в цилиндре. Конструктивные отличий двигателя Тринклера не ограничивались конструкцией форсунки, они обеспечивали качественно новый «смешанный» термодинамический цикл, в то время как двигатель Горнсби работал скорее всего по циклу с почти постоянным давлением сгорания. Неправомерность отказа в выдаче патента в данном случае очевидна, и обладай Г. В. Тринклер достаточными патентными знаниями, он легко бы это доказал.
      Что же касается Р. Дизеля, то основания для оспаривания его патентов также спорны. Напомним, что Р. Дизель претендовал на следующий способ: сначала сжимают воздух до такого давления, что повышающаяся от сжатия температура превысит температуру воспламенения топлива, а затем производят медленный впуск топлива, причем оговаривается, что впуск производят при движении поршня к НМТ, а закон впуска топлива согласовывают с движением поршня так, чтобы обеспечить постоянство давления в процессе сжигания топлива.
      Есть множество ошибок, допускаемых изобретателями при составлении заявок. Эти ошибки — источник споров с экспертизой и главнаяпричйна несовершенства защиты изобретений. Если изобретатели будут знать хотя бы основы патентного законодательства, количество этих ошибок резко уменьшится и охрана достижений изобретателей значительно улучшится.
      Завершая эту книгу, мы выражаем надежду, что опыт изобретателей прошлого, стоивший стольких усилий и жертв, но давший такие замечательные результаты, окажется интересным и полезным изобретателям нашего времени. KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

На главнуюТексты книг БКАудиокниги БКПолит-инфоСоветские учебникиЗа страницами учебникаФото-ПитерНастрои СытинаРадиоспектаклиДетская библиотека

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru