Обход патентов на основе стандартов конструирования целенаправленных систем деятельности

В конце 1990;х — начале 2000;х гг. Э. А. Соснин и Б. Н. Пойзнер провели анализ большого массива гуманитарной литературы. Предметом анализа были законы появления, развития и изменения не технических, а социальных систем (СС), а вместо анализа патентного фонда был использован обширный фонд исторической и социологический литературы. В этой области было показано, что:

• • имеется считанное количество способов разрешения социальных противоречий (СП);
• • эти способы преобразования социальных и социотехнических отношений воспроизводятся с завидной регулярностью из эпохи в эпоху, т. е. можно говорить об инвариантах решения социальных задач.

Найденные инварианты были названы стандартами на решение социальных противоречий (далее — просто стандарты) [5.125, 5.126]. Работа по классификации стандартов проводилась на основе теории целеустремленных систем.

Г. С. Альтшуллером было дано следующее определение стандарта для случая целенаправленной антропотехнической системы: «Стандарты — это правила синтеза и преобразования технических систем, непосредственно вытекающие из законов развития этих систем». Цель стандарта — преодоление противоречия или, в крайнем случае, обеспечение его обхода [5.127].

Соответственно стандартом для социальной системы будет информация о синтезе новой и (или) преобразовании уже существующей социальной системы, непосредственно вытекающая из закономерностей развития этих систем¹.

Почему выводы, полученные в ТРИЗ (по отношению к развитию объектов техники и антропотехнических систем), сходны с выводами, полученными с помощью теории целенаправленных систем (по отношению к социальным и социотехническим системам)? Потому что вся активность человека, направлена ли она на преобразование природы, общества или своих орудий, является целенаправленной [1.16, 2.3, 2.54, 2.7, 5.21, 5.96, 5.129—5.136].

Кроме того, и ТРИЗ, и теория ЦСД дают свои варианты системного анализа явлений и процессов. Поэтому ничто не мешает нам предложить методологию использования теории целеустремленных систем для решения задачи целенаправленного обхода патентов.

В ходе нашей работы над стандартами были выявлены различные способы получения новаций — как элементарных, таких как Q-, R-, Z-, W- (см. параграф 2.2), так и комплексных. Фактически название новации повторяет результат задачи. Например, если мы говорим о получении Z-новации, это значит, что решение задачи получено за счет работы с целью Z. Соответственно анализ патентной формулы и описания можно проводить, выявляя в нем компоненты целенаправленной системы деятельности и связи между ними, обеспечивающие достижение цели изобретения.

Обратимся к табл. 5.7. Она обобщает типологию самых разных задач (первая колонка) и связывает их с конкретными стандартами, сопровождающими решение данного типа задач (вторая колонка). В третьей колонке даны (ориентировочно) охранные документы, которые могут быть использованы для защиты полученного для данной задачи решения. Перечислены стандарты на получение как элементарных, так и комплексных новаций. Самая сложная новация (ZQRW) — это идеальный конечный результат работы ученых, инженеров, маркетологов, дизайнеров, технологов, рекламистов, а также потребителей^[1][2].

Колонка 2 в табл. 5.7 — это фактически набор операторов, с помощью которых может быть получено решение указанных задач.

Типичные цели изобретения и примеры объектов и (или) процессов, которые она характеризует.

Таблица 5.7

• * От лат. post factum — после сделанного, после того, как что-либо уже сделано, совершилось.
• ** Например, как вариант, побочные продукты ЦСД1 служат ресурсом для ЦСД2, и наоборот, побочные продукты ЦСД2 служат ресурсом для ЦСД1. Другой вариант — операторы используются сообща, по мере необходимости в них и т. д.

Тогда алгоритм обхода патентов с их помощью будет следующим.

• 1. Выделяем в формуле и описании блокирующего патента компоненты целенаправленной системы деятельности и связи между ними, соответствующие записи целенаправленного процесса (2.2), (2.3)¹.
• 1.1. Цель изобретения Z заявлена в описании патента и формально совпадает с задачей («задачей полезной модели (изобретения) является…»)^[3][4].

• 1.2. Определяем примерную ситуацию S из описания к изобретению с помощью изучения предыстории технического решения, т. е. анализируя описание прототипа и аналогов. На основе этого иногда достаточно сделать предварительные выводы о текущей ситуации S с развитием объекта техники, способа или вещества. Чтобы углубить понимание ситуации, следует обратиться к описаниям изобретений и научных публикаций, откуда взяты аналоги и прототип, выяснить, что им предшествовало. Тогда станет ясно, на какой стадии развития находится данный объект техники (см. рис. 3.6).
• 1.3. С помощью п. 1.2—1.3 формулируем целевое звено S —" Z по шаблону +. Например:
  • • увеличить длину разрядного столба без повышения рабочего напряжения в газоразрядной лампе умеренного давления на парах металлов;
  • • отказаться от использования щелевых кремниевых структур в сенсорах для анализа молекул газов или жидкостей и найти им замену;
  • • повысить звуковую чувствительность оптического микрофона, имеющего мембрану низкой чувствительности;
  • • ускорить измерение многофазного потока методом дифференциальных измерений давления, для которых тестовый участок подвергается сокращению, такому как ограничение Вентури;
  • • получить медный осадок с высокой электропроводностью в условиях лазерного осаждения меди их раствора на диэлектрик;
  • • получить покрытые лигандной оболочкой наночастицы серебра в полимерной матрице в реакционном растворе, препятствующем агрегации наночастиц серебра;
  • • определить расход протекающей жидкости методом отклонения лазерного луча с применением двух нагревающих лазерных лучей и установленного вниз по потоку детекторного устройства;
  • • снизить изгибные потери, удешевление производства и обслуживания многосердцевинного волоконного световода в условиях его применения в городских линиях связи;
  • • обеспечить управление траекторией полета тела, движущегося с космическими скоростями.
• 1.4. Составляем список ресурсов R (пространственных, полевых и вещественных (см. главу 6)), использованных в анализируемом техническом решении. Не лишним будет составить такие же списки и для аналога и прототипов.
• 1.5. Составляем список операторов, которые с помощью ресурсов R в ситуации S увеличивают вероятность достижения заявленной цели Z. Отдельно выделяем элементарные операторы (физические, химические, биологические и другие эффекты, геометрические операторы, задающие работу с ресурсами пространства, операторы для работы со временем) и сложносоставные операторы.
• 1.6. Составляем список побочных продуктов W в анализируемом техническом решении. Определяем, где образуется W: внутри системы (а), в подсистеме (б) или в надсистеме (в), на стыке между уровнями (г). В случае (г) корректируем формулировку целевого звена (п. 1.3), так, чтобы привести его к случаям (а)—(в).
• 2. Определяем, какая новация является предметом патента. Например, если по сравнению с аналогом (и (или) прототипом) изменению подвергнут только определенный оператор, то имеем дело с Q-hoвацией. Другой пример: если цель изобретения состоит в том, чтобы снизить или исключить выход побочных продуктов W, для чего создается специальный оператор Q, то имеем дело с QW-новацией.
• 3. Определяем, какой стандарт (см. табл. 5.7, вторую колонку) использовали авторы анализируемого полученного решения, которое мы хотим обойти.
• 4. Делаем выбор, какое изменение технического решения нас устроит^[5], отвечая на вопросы «допустимо ли менять степень свертывания объекта (процесса)?» и «допустимо ли менять степень сложности объекта (процесса)?» (см. рис. 5.26).
• 5. Выбираем среди стандартов вариант, еще не использованный в предшествующих технических решениях.
• 5.1. Если степень свертывания объекта (процесса) должна оставаться неизменной, то осуществляем выбор внутри одного класса стандартов. Например, осуществляем выбор внутри класса Q-новаций.
• 5.2. Если степень свертывания объекта (процесса) необходимо увеличить, то переходим к стандартам, относящимся к комбинированным типам новаций. Например, если техническое решение, которое мы хотим обойти, относится к Q-новации, то осуществляем выбор не только среди стандартов, не только внутри Q-новаций, но и среди стандартов на получение ZQи QW-новаций. Или, если техническое решение, которое мы хотим обойти, относится к ZQ-новации, осуществляем выбор не только среди стандартов, относящихся к ZQ-новации, но и среди стандартов ZQR- и ZQW-новаций.
• 5.3. Если степень свертывания объекта (процесса) необходимо снизить, то переходим к стандартам от комбинированных новаций к элементарным. Например, если техническое решение, которое мы хотим обойти, относится к ZQW-новации, то осуществляем выбор среди стандартов на получение ZQи QW-новаций.
• 5.4. Если техническое решение, которое мы хотим обойти, уже относится к элементарной новации (Q-, R-, Z-, W-), то выбираем решение среди стандартов для других элементарных новаций. Например, если техническое решение, которое мы хотим обойти, относится к Q-новации, то осуществляем выбор среди стандартов на получение Z-, Rи W-новаций.
• 6. Оцениваем реализацию выбранного стандарта (-ов) на практике.

• 7. Предлагаем детализированные технические решения на основании этих вариантов.
• 8. При успешной проверке предложенных решений обеспечиваем юридическую защиту этих решений.

Следует заметить, что иногда подходящее решение для обхода патента можно найти внутри стандарта, уже использованного в патенте, который мы желаем обойти. Допустим, анализ патентной документации показал, что конкуренты используют Q-новацию и конкретно — стандарт 2.2. Его формулировка весьма обширна: «Внесение изменений в режим работы известного оператора для известного целевого звена (стационарный, и (или) импульсный, и (или) модулированный режим / с пропуском, и (или) добавлением, и (или) зацикливанием операций / с введением предварительных операций / с введением операций постфактум / с обращением операций вспять)». Поэтому у нас есть свобода для маневра. Например, если в патенте, который нужно обойти, использован стационарный режим работы оператора, то, оставаясь в рамках стандарта 2.2, мы можем попробовать поискать решение, переходя к модулированному режиму работы оператора. Проиллюстрируем сказанное на примерах.

Радиационно-стойкие пластмассовые сцинтилляторы (ПМС) эксплуатируются в том числе в сильных радиационных полях. В этих условиях от ПМС требуется сохранение величины световыхода после значительных поглощенных доз излучения (результат радиационной стойкости материала)^[6]. В этом целевом звене используется ПМС, представляющий собой твердый прозрачный раствор сцинтилляционных люминесцентных добавок (ЛД) в матрице полимера. При этом в качестве ЛД обычно используют органические люминофоры. ПМС является оператором Q контроля уровня радиации, собранным из нескольких химических веществ (вещественные К).

Чаще всего радиационную стойкость ПМС улучшают с помощью стандарта 3.4 (сложение нескольких ресурсов для интенсификации работы оператора). Для этого, например, водят в его состав дополнительные ресурсы — так называемые антирадные добавки — в частности, органические соединения, содержащие одиночные или конденсированные ароматические кольца и т. д. [5.139]. Есть множество патентов, полученных таким путем.

Желая обойти существующие патенты, в которых используется стандарт 3.4, обращаемся к табл. 5.1 и выбираем другие стандарты для работы с ресурсами. Так, согласно стандарту 3.2, можно поискать решение, в котором будет использован «бросовый» ресурс. Это было сделано в патенте на изобретение RU 2 380 726, где ПМС предложено изготавливать микропористым. Проведенные авторами патента испытания показали, что поры с воздухом (тот самый «бросовый» ресурс) могут служить заменой антирадной добавки, и выбором нужного параметра пористости можно получить «ПМС с параметром радиационной стойкости, в несколько раз превосходящим аналогичный показатель для сплошного ПМС при близких начальных значениях световыхода» [5.140]. Это — пример обхода К-новации с помощью другой R-новации (или R—R-обход).

Устройство для ультрафиолетового облучения животных (патент на полезную модель RU 129 761 [5.141] является примером Q-новации. Целевым звеном патента является полное устранение риска заражения ртутью животноводческих помещений, в которых для повышения иммунитета животных применяются ртутные лампы. Традиционно здесь используются административные решения (совершенствуются инструкции по эксплуатации ртутных ламп и вводятся меры по поддержанию дисциплины труда), и Q-новации, соответствующие стандарту 2.1 (внесение изменений в способ построения известного оператора для известного целевого звена). В последнем случае ртутные лампы оснащают дополнительными кожухами и размещают так, чтобы их нельзя было разбить. Иными словами, один оператор (лампа) оснащается другими — операторами сборки, размещения и снижения риска меркуризации помещений.

В патенте [5.141] риск заражения ртутью животноводческих помещений полностью исключен, потому что, согласно формуле, предлагаемое устройство в качестве излучателя содержит лампу на рабочих молекулах ХеС1* (так называемая XeCl-эксилампа) с излучением в диапазоне длин волн 280—320 нм, т. е. не содержит ртути вообще, но излучает в нужном по условиям задачи диапазоне.

Упругий элемент. Известные упругие элементы (пружины, рессоры, торсионы и т. д.), применяемые, например, для ослабления ударов колес транспортного средства от неровностей на дороге. Такие элементы — результат Q-новаций. Любой упругий элемент характеризуется жесткостью — соотношением между приложенной нагрузкой и вызванной ею деформацией. У первых упругих элементов эта зависимость имела линейный характер. Затем в ходе научно-исследовательских работ выявлено, что для увеличения энергоемкости упругая характеристика подвески должна быть нелинейной, обеспечивая прогрессивное возрастание реакции при меньшем прогибе. Это тоже Q-новация по стандарту 2.1 (внесение изменений в способ построения известного оператора для известного целевого звена) или системное элементное преобразование (эБ)¹ (см. подпараграф 5.3.1). Можно ли, оставаясь на уровне Q-новации, получить другие решения для упругого элемента? Можно, стандарт это позволяет.

В частности, есть целая линейка патентов, в которых конструкция пружинной подвески состоит из основной рабочей пружины и одной или нескольких дополнительных пружин^[7][8], включающихся в работу при возрастании нагрузки. Это решение получается, если использовать стандарт 2.3 (добавление к известному оператору идентичного / дублирующего / противоположного по выполняемой функции). Происходит развертывание упругого элемента подвески. Можно пойти далее и осуществить его свертку, оставаясь на уровне Q-новации. Это, как минимум, позволит уменьшить габариты и упростить изготовление упругих элементов с нелинейной характеристикой.

Для этого в работе [5.142] предложено изготавливать упругий элемент как минимум из двух пружин, размещенных одна вокруг другой, причем как минимум два витка этих пружин жестко соединены между собой в предварительно напряженном состоянии, так, чтобы в статическом состоянии одна из пружин испытывала напряжение сжатия, а другая — напряжение растяжения (рис. 5.46).

Рис. 5.46. Продольный разрез упругого элемента, состоящего из внутренней 1 и наружной 2 пружин, выполненных из заготовок разного диаметра, крайние витки которых соединены между собой металлическими кольцами 3 [5.142]

Технический результат изобретения: улучшение управляемости, повышение плавности хода, сохранение постоянного клиренса независимо от нагрузки.

Способ стабилизации частоты лазера, предложенный в [5.144], представляет собой ZQ-новацию. Для стабилизации частоты лазеров применяют самые разные операторы Q [5.145]. Рассмотрим частный случай стабилизации частоты твердотельных лазеров (ТЛ) с модуляцией добротности на кристаллах, содержащих ионы Nd.

Во многих схемах твердотельных лазеров для модуляции добротности внутрь резонатора помещают поляризатор и электрооптический элемент [5.146]. Такой способ модуляции ТЛ создает по крайней мере два нежелательных эффекта (НЭ) :

НЭ] — пространственная структура многомодового излучения является неоднородной, а это снижает эффективность лазера. Если лазерное излучение на выходе из него подвергается нелинейным преобразованиям (нелинейная оптика), то степень неоднородности лишь нарастает, а эффективность преобразований падает;

НЭ₂ — степень неравномерности пространственной структуры излучения растет с повышением частоты повторения импульсов. Это связано с деполяризацией излучения в электрооптическом элементе.

Для ухода от НЭ₂ можно предложить решение задачи «в лоб», т. е. осуществить Q-новацию по стандарту 2.1 (внесение изменений в способ построения известного оператора для известного целевого звена). Например, установить внутрь резонатора поляризатор^[9], чтобы снизить деполяризацию излучения. Хотя это увеличивает качество излучения, на новом элементе происходят дополнительные потери излучения (НЭ₃).

Отсюда целевое звено для возможного технического решения: повысить КПД, степень равномерности пространственной структуры излучения, стабильность энергетических параметров импульсов излучения от импульса к импульсу и степень поляризации выходного излучения в лазере на активном элементе из оптически изотропного кристалла при частотах повторения импульсов десятки герц.

В этом целевом звене авторы [5.144] предложили в стандартный импульсный твердотельный лазер, содержащий резонатор, поляризатор и электрооптический элемент (рис. 5.47), дополнительно установить: элемент 8 для 90-градусного вращения плоскости поляризации излучения (далее — «элемент вращения плоскости поляризации» или ЭВПП), второй поляризатор 9 и два поворотных зеркала 5 и 6, находящихся в обратной связи с основным резонатором. Поляризатор 9 вместе с зеркалом 2 и поляризатором 3 образуют электрооптический затвор по схеме «А./4».

Рис. 5.47. Схема ТЛ с модуляцией добротности и высокой равномерностью пространственной структуры излучения:

• 1,2 — прозрачное и «глухое» зеркала, соответственно; 3,4 — плоские поляризаторы с диэлектрическими полуотражающими покрытиями;
• 5,6 — поворотные зеркала; 7 — активный элемент из оптически изотропного кристаллического вещества; 8 — 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения из оптически активного кристаллического кварца;
• 9 — электрооптический элемент [5.144]

Схема работает так: при закрытом электрооптическом затворе 9 происходит накопление инверсной населенности в активном элементе 8. При отпирании затвора 9 в резонаторе формируется моноимпульс излучения. Плоскость поляризации излучения, подходящего к частично прозрачному зеркалу 1 и частично отражающегося от него, совпадает с плоскостью рисунка. Проходя поляризатор 4 и ЭВПП, плоскость поляризации излучения становится вертикальной. После прохода через активный элемент 7 излучение отражается от поляризатора 3, поворотных зеркал 5 и 6, поляризатора 4 и снова проходит ЭВПП и активный элемент 8. После второго прохода ЭВПГТ излучение становится поляризованным в горизонтальной плоскости и через поляризатор 3 направляется к глухому зеркалу, т. е. деполяризованное в активном элементе излучение из-за эффекта наведенного двулучепреломления не покидает резонатор. По сравнению с обычным ТЛ на AHr: Nd (А, = 1.064 мкм) схема с обратной связью увеличила эффективность в 1,35 раза при энергии импульсов накачки 20 Дж и частотой повторения импульсов 20 Гц, увеличила в 1.5 раза равномерность пространственной структуры излучения и в 1,25 раза — стабильность энергии импульсов. Кроме того, получена степень поляризации выходного излучения, близкая к единице.

Иными словами, фактически авторами рассмотренного решения для получения решения был использован стандарт 5.3 — введена дополнительная обратная связь между лазером (базовый оператор Q), режимом его работы и известным целевым звеном. Другими словами, перед нами образец ZQ-новации с увеличением степени сложности системы.

Способ разбавления вредных выбросов. На различных производствах широко распространена практика разбавления вредных выбросов с помощью добавления чистого вещества (чаще — воздуха), что позволяет получать смеси, в которых концентрация вредных веществ ниже предельно допустимых норм [5.147]. Это RW-новация, поскольку в соответствии со стандартом 7.3 (табл. 5.7) здесь одновременно используется побочный продукт (выбросы) и ресурс для его нивелировки. Авторы [5.148] обошли этот общераспространенный способ, предложив свертку — переход к Я-новации. Они заметили, что струя вредного выброса обычно обладает собственной энергией, которая не используется. Поэтому было предложено подавать вредный выброс струей в центр вещества-разбавителя. За счет собственной энергии выброса при раскрытии струи вредного выброса происходит его перемешивание с разбавителем, что приводит к повышению интенсивности разбавления. Другими словами, в соответствии со стандартом 3.2 (табл. 5.7) для интенсификации процесса было предложено использование «бросового» ресурса.

QW-новации составляют большой пул патентных документов, относящихся, например, к целевому звену связывания вредных веществ, образующихся при сжигании топлива (стандарты 6.1 и 6.3). Известные способы состоят в том, что сжигание производят при равномерном распределении ресурса (топлива) в пространстве топки^[10]. Это ведет к лучшему связыванию, подавлению и удалению вредных выбросов (W), содержащихся в дымовых газах, являющихся продуктом горения. Обход патентов в этом случае чаще всего осуществляют переходом к Я-новации.

Так, в заявке RU 94 003 846/26, поданной в 1995 г., для повышения эффективности сжигания топлива с уменьшенным образованием оксидов азота и серы в отходящих газах предлагается предварительная подготовка топливной дисперсной системы (состоящей из топлива, присадок в виде поглотителя серы и ингибитора) с последующей подачей указанной смеси в камеру сгорания. Здесь Я-новация обеспечивается введением дополнительных веществ (стандарты 3.3 и 3.4).

Описанное решение обошли авторы [5.149], применив 7<2Я-новацию по стандарту 8.4 (создание надсистемы / подсистемы для обеспечения ресурсами и операторами), а именно, обратили внимание на то, что равномерность сгорания зависит не только от композиции присадок и оператора сжигания, но и от того, каким способом готовится топливная смесь. Поэтому в рамках существующей системы сжигания была создана подсистема для подготовки топлива к сжиганию. В результате: «в известном способе снижения выбросов вредных веществ в установках сжигания топлива, включающем приготовление топливной дисперсной системы, состоящей из топлива, жидких и твердых присадок путем диспергирования и перемешивания компонентов и подачу приготовленной топливной дисперсной системы в камеру сгорания, приготовление топливной дисперсной системы проводят в две стадии. Сначала приготавливают суспензию твердой присадки в жидкой присадке или в топливе, а затем в суспензию присадок или в суспензию топлива и присадки вводят оставшиеся компоненты топливной дисперсной системы и диспергируют, при этом диаметр частиц суспензии присадок в топливе не превышает 25 мкм, а диаметр частиц твердой присадки в суспензии не превышает 20 мкм» [5.149].

Пъезооптический эффект состоит в возникновении оптической анизотропии в первоначально изотропных твердых телах под действием механических напряжений. Эффект открыли Т. И. Зеебек¹ (1813) и Д. Брюстер^[11][12] (1816). При одноосном растяжении / сжатии прозрачное изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптической осью, параллельной оси растяжения или сжатия. При двустороннем растяжении тело становится оптически двуосным. На основе эффекта работают пьезооптические преобразователи [5.150] — операторы по конверсии величины изменения угла поляризации фотоупругого элемента в величину электрического сигнала, пропорциональную величине деформации или напряжения.

Пьезооптические датчики деформаций включают нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, пьезооптический преобразователь величины напряжений на фотоупругом элементе в электрический сигнал и блок обработки сигнала. Нагрузочный элемент представляет собой трансмиссию определенной конструкции, передающую механическое напряжение закрепленному в ней фотоупругому элементу. Для таких систем целевое звено (S —> Z) патентов обычно содержит следующие формулировки:

• • расширить функциональные возможности;
• • упростить конструкцию, повысить ее надежность;
• • повысить точность измерения деформаций при использовании фотоупругого элемента (ФЭ).

Полевым (энергетическим) ресурсом R для работы фотоупругого элемента служит сила его нагружения. Для того чтобы сила эффективнее влияла на материал ФЭ, работают с другим ресурсом — пространством, которое занимает кристалл, а именно, используют элементарные геометрические операторы Q по преобразованию пространства и, как результат, получают ФЭ различной формы: цилиндрической, в форме параллелепипеда, усеченного конуса и т. п. Это и позволяет достигать заявленные цели.

Другими словами, конкретные технические решения по исполнению ФЭ являются Яи Q-новациями: они основаны на стандарте 2.1 и (или) 3.3 и 3.4 (см. табл. 5.7). Можно поискать способы их обхода за счет перехода к расширенным классам. Например, если ввести отрицательную обратную связь между целевым звеном и режимом работы оператора, то получим различные схемы динамической компенсации температурного режима преобразователя (ZQR-новации, стандарт 8.3).

Для получения сильного решения, которое будет сложно обойти, необходимо поискать нежелательный эффект, присущий всем имеющимся решениям, и на этой основе сформулировать новое целевое звено для обхода существующих патентов.

Анализ патентной документации и научной литературы показывает, что всем предложенным здесь решениям присущ один и тот же недостаток: оказывается, что нагрузочный элемент всегда касается ФЭ по наружной кромке кристалла. В местах касания напряжения максимальны, а к центру элемента заметно спадают. Но поскольку световой пучок проходит через центр элемента, это заметно снижает чувствительность ФЭ к нагрузкам. Значит, целевым звеном «идеального» технического решения должно быть устранение различий в деформации между периферией и центром ФЭ. Это автоматически приведет к выполнению всех остальных целей, заявленных ранее.

Как этого достичь?

Можно выбрать для обхода уже известный стандарт 2.1, применяя геометрию ФЭ, не применявшуюся ранее. Для этого в [5.151] вместо круглого по сечению ФЭ предложено использовать крестообразное сечение.

На рис. 5.48, а—д показаны результаты моделирования разных форм ФЭ при одинаковом рабочем усилии. Изолинии отмечают величину разности напряжений Да = о_х — а_у, в МПа, которой пропорционален выходной электрический сигнал Видно, что при одинаковых рабочих усилиях по мере трансформации круглого по сечению ФЭ к крестообразному напряжения смещаются от периферии ФЭ к его центру, т. е. в ту область, где проходит световой луч пьезооптического преобразователя. Так, для профиля ФЭ диаметром 12 мм, соответствующего рис. 5.48, г, когда глубина «врезки» составляет 2.55 мм, а радиус «врезки» — 5 мм, величина Да (по сравнению с круглым ФЭ) увеличивается и составляет 32%.

В результате появляется такая формула изобретения на патент RU № 2 552 128: «Фотоупругий элемент, отличающийся тем, что имеет в плане крестообразную форму, фронтальные поверхности которого, параллельные направлению прилагаемых усилий, являются оптически плоскими, а боковые поверхности фотоупрутого элемента имеют постоянный и (или) переменный радиус кривизны» [5.151].

Отметим, что здесь степень свертывания системы не изменилась, поскольку речь по-прежнему идет об элементарной Q-новации. Подразумевается, что принцип работы датчика не должен меняться. Если же ограничения на принцип действия нет, то можно поискать пути обхода среди стандартов для других элементарных новаций (в нашем случае — среди стандартов на Z-, R- и W-новации).

Рис. 5.48. Численные значения величины Да указаны на фигуре цифрами в МПа. Величина «врезки» равна 0 (а), 1.13 (б), 1.84 (в), 2.55 (г), 3.26 (д) (адаптировано по [5.151]).

Пусть мы выбираем Z-новацию. Z-новации сами по себе не являются объектом патентного права, но на их основе можно в дальнейшем получить множество принципиально новых решений. Как это работает?

Например, согласно стандарту 1.4 (переход к целям над систем и (или) подсистем), почему бы не поискать пути для перехода от оптической системы (ФЭ) к подсистеме? Спросить себя, нельзя ли сделать оперативную зону, где происходит контакт с оптическим элементом, сопоставимой по габаритам с размерами этого элемента?^[13]

Отсюда новая цель: заменить ФЭ на другой чувствительный оптический элемент, удовлетворяющий новым, «идеальным» требованиям к оперативной зоне.

Пусть это будет волоконный световод. По сравнению с ФЭ степень заполнения его лазерным пучком тысячекратно выше¹. Поэтому любое внешнее напряжение будет влиять на прохождение пучка через него. Остается выбрать механизм (Q-новация) для фиксации этого отклика. Так мы начнем развитие нового класса объектов техники — волоконно-оптических датчиков давления, в которых преобразующий элемент состоит из одного или нескольких участков изогнутого с определенным радиусом оптического волокна.

Принцип работы таких датчиков основан на изменении мощности оптического излучения, прошедшего через волокно при воздействии давления в плоскости изогнутого волокна. Это амплитудные датчики, поскольку при выпрямлении волокна происходит увеличение сигнала, а при уменьшении радиуса изгиба — затухание. Для контроля затухания используются два оператора:

• • микроизгибные деформации при поперечном давлении на оболочку волокна приводят к взаимодействию распространяющихся по волокну мод. При взаимодействии мод происходит перекачка энергии из низших мод к высшим и возникают потери энергии;
• • с изменением радиуса изгиба происходят изменения локальной числовой апертуры распространяющегося по волокну излучения и потери энергии за счет утечки из волокна высших мод.

В известных технических решениях используют оба оператора, как порознь, так и совместно (стандарт 2.1), а также работают с ресурсами и неизбежно специфическими побочными продуктами [5.152—5.155]. Так возникает новый класс объектов техники.

Таким образом, сборник стандартов (табл. 5.7) является своего рода метаоператором для направления нашего внимания в поиске путей для обхода патентов. Облегчает его использование введение внутрь алгоритма для обхода патентов. Данный подход может быть распространен не только на задачу обхода патентов, но и на обход любых охранных документов. Опыт, полученный в 2001—2017 гг., показывает, что с помощью приведенного набора стандартов можно с успехом решать различные научные, технические и социальные задачи^[14][15].

• [1] В том числе принципов, описанных в «Основах социальной информатики» [5.128]и в ТРИЗ [5.102].
• [2] Посмотрим на существо полученных в этом случае РИД. Они обеспечивают создание симбиотической надсистемы (ЦСД! + ЦСД2), такой, что между ЦСД! и ЦСД2существует динамический обмен ресурсами, побочными продуктами и операторами. Это значит, что одна целенаправленная система деятельности (например, ЦСД производства) динамично и на взаимовыгодных условиях обменивается с другой (например, с сообществом потребителей конкретной продукции) ресурсами, операторами и побочными продуктами.
• [3] См. главу 2.
• [4] Следует иметь в виду, что главной целью охранного документа всегда являетсяустановление приоритета, а цели, заявляемые в тексте охранного документа, всегдаявляются по отношению к цели приоритета вторичными, или служебными.
• [5] Напомним, что это зависит от того, зачем осуществляется обход патента. Самаяпростая задача — получить альтернативное решение, чтобы не тратить средствана лицензионные платежи конкурентам или патентным вымогателям.
• [6] Радиационная стойкость ПМС характеризуется зависимостью световыхода JDпоглощенной дозы D.
• [7] Изменить свойство элемента, включая его перевод из разряда линейных в нелинейные и наоборот, в том числе добавить новое свойство.
• [8] Имеются и другие решения, в которых вместо дополнительной пружины используется другой оператор — резиновый пневмобаллон [5.143].
• [9] Т. е. добавить к оператору «лазерный резонатор» еще один оператор — поляризатор.
• [10] Оператор равномерного сжигания может быть реализован различными способами.
• [11] Томас Иоганн Зеебек (1770−1831), немецкий физик. Автор несколько открытийв оптике (поляризация в однои двухосных кристаллах), в области электричества (термоэлектрический ток), акустике (влияние движения звучащего тела на высоту тона), фотохимии (темновые реакции после окончания действия света).
• [12] Дэвид Брюстер (1781−1868), шотландский оптик, открыл одноименный закон, изобрел калейдоскоп (1816).
• [13] В предшествующих решениях цель так не ставилась, потому что площадь поперечного сечения кристалла всегда заметно больше площади его контакта с нагрузочнымэлементом. Это запрещала геометрия кристалла. Поэтому вышеприведенная формулировка по меньшей мере необычна для тех, кто привык работать с кристаллическимифотоупругими элементами.
• [14] Кроме того, он дешев.
• [15] На его основе Э. А. Соснин получил не только патенты на изобретения и полезныемодели, но и различные схемы организации научных исследований, внес усовершенствования в ЦСД рекламных кампаний, факультетов вузов и т. п.