Лекция 1. Турбулентный теплообмен

Композиции (составы, смеси);

Индивидуальные химические соединения, к которым также отнесены высокомолекулярные соединения и продукты генной инженерии;

3) продукты ядерного превращения.

Индивидуальные химические соединения могут заявляться в качестве изобретений тогда, тогда установлен их качественный и количественный состав, а также связь между атомами и их взаимное расположение в молекуле, выраженное химической структурной формулой. Для индивидуальных веществ с неустановленной структурой, в частности антибиотиков, а также объектов генной инженерии, необходимо раскрытие их физико-химических и иных характеристик (в том числе признаки способа их получения), позволяющие их идентифицировать.

Для характеристики композиций (сплавы, керамика, смеси любого назначения) используются качественный и количественный состав ингредиентов, структура композиции и ингредиентов. Защита композиции неустановленного состава может быть предоставлена, если определены их физико-химические, физические показатели и признаки способа получения.

Продукты ядерного превращения характеризуются качественным (изотоп) и количественным составом (число протонов и нейтронов) составом, а также основными ядерными характеристиками: период полураспада, тип и энергия получения (для радиоактивных изотопов).

Штамм микроорганизма, культуры клеток растений и животных означает совокупность клеток, имеющих общее происхождение и характеризующихся одинаковыми устойчивыми признаками.

Штаммы составляют основу биотехнологии и применяются в лечебных, профилактических целях, в качестве стимуляторов развития растений, животных. Создание штаммов предполагает отыскание нужной среды для микроорганизмов, оптимального температурного режима, выявлению средств, способствующих их росту и сохранению.

Применение известных ранее устройств, способов, веществ, штаммов по новому назначению состоит в том, что известное техническое средство предполагается использовать с иной целью для решения задачи, которая не имелась в виду ни автором, ни другими специалистами, когда впервые стали применяться данной устройство, способ, вещество или штамм.

Ранее известное средство оказывается способным удовлетворять совсем иную потребность, в связи с чем оно приобретает функцию, существенно отличающуюся от той, которую уже имеет. Изобретение на применение не характеризуется ни конструктивными, ни технологическими, ни качественными (рецептурными) средствами. Его суть заключается в установлении новых свойств уже известных объектов и определении новых областей их использования.

Объекты, не признаваемые патентоспособными изобретениями:

- научные теории и математические методы;

- методы организации и управления хозяйством;

- условные обозначения, расписания, правила;

- методы выполнения хозяйственных операций;

- алгоритмы и программы для вычислительных машин;

- проекты и схемы планировки сооружений, зданий, территорий;

- топологии интегральных микросхем;

- решения, касающиеся только внешнего вида изделий;

- сорта растений и породы животных;

- решения, противоречащие общественным интересам, принципам гуманности и морали.

Это не означает, что указанные объекты вообще исключаются из сферы правовой охраны. Большинство из них охраняются как иные объекты интеллектуальной собственности. Так, проекты и схемы планировки сооружений, зданий, территорий охраняются в качестве произведений архитектуры; предложения, определяющие внешний вид изделий, могут быть признаны промышленными образцами; новые сорта растений и породы животных охраняются законодательством о селекционных достижениях; в качестве самостоятельных объектов охраны выступают топологии интегральных микросхем.

Данные объекты не признаются лишь изобретениями. Основной причиной этого для большинства из них служит то, что они не являются техническими решениями задачи, т.е. не попадают под понятие устройства, способа, вещества или штамма.

В отличие от других объектов, не признаваемых решениями, решения, противоречащие общественным интересам, принципам гуманности и морали, соответствуют всем критериям патентоспособности, но не охраняются в силу прямого указания закона. В качестве примера можно привести запрет на использование тех или иных веществ, у которых выявлены канцерогенные свойства, приспособления для азартных игр, орудия самоубийства.

В соответствии с п.1 ст.4 Патентного закона РФ «изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо».

1-й критерий: новизна

Новизна определяется как неизвестность изобретения из сведений об уровне техники, т.е. любых сведений, ставших общедоступными в мире до даты приоритета изобретения.

При исследовании новизны заявленного решения используются лишь общедоступные сведения, т.е. сведения, содержащиеся в источнике, с которым любое лицо имело возможность ознакомиться само либо о содержании которого могло быть ему законным способом сообщено. Служебная, закрытая и секретная информация во внимание не принимается.

В уровень техники включаются любые сведения, раскрывающие сущность изобретения, независимо от того, в какой форме они стали доступны публике (устной, письменной, официальной, неофициальной).

Речь идет о сведениях, ставших общедоступными не только в России, но и за рубежом. Новизна изобретений носит абсолютный мировой характер.

При определении новизны могут использоваться только те сведения, которые стали общедоступными до даты приоритета изобретения. Сведения, раскрывающие сущность изобретения, которые появились после этой даты, во внимание не принимаются.

Т.о., при проведении патентной экспертизы заявке могут быть противопоставлены либо такие сведения об изобретении, которые почерпнуты из открыто опубликованных источников, либо сведения об открытом применении изобретения.

При исследовании новизны изобретения в сведения об уровне техники входят также ранее поданные неопубликованные заявки на изобретения и полезные модели других авторов, а также запатентованные в РФ изобретения и полезные модели (с даты их приоритета).

Патентное право не допускает выдачи двух патентов на тождественные изобретения, патент выдается лишь по заявке, обладающей приоритетом. Сведения о ранее поданных заявках и запатентованных объектах учитываются, но исключительно при определении новизны изобретения. При оценке изобретательского уровня они во внимание не принимаются.

2-й критерий: изобретательский уровень

Вторым критерием патентоспособности изобретения является изобретательский уровень. Данный критерий предназначен для того, чтобы признавать патентоспособными лишь такие разработки, которые вносят вклад в научный и технический прогресс.

Изобретательский уровень как критерий патентоспособности изобретения предназначен для признания патентоспособными лишь таких разработок, которые вносят вклад в научный и технический прогресс.

На первый взгляд, эту функцию может выполнять признак новизны, однако далеко не всякое решение, которое с полным основанием должно быть признано новым, может считаться и вносящим вклад в уровень техники. Например, обладая некими доступными знаниями в той или иной области техники, любой специалист может легко составить большое количество комбинаций известных средств, каждая из которых будет новой, но едва ли в большинстве случаев это будет означать выход за уже известное науке и технике. Поэтому в патентном законе присутствует критерий, с помощью которого охраноспособное изобретение отграничивается от обычных инженерных разработок или объектов, к которым не предъявляются подобные требования.

Изобретение имеет изобретательский уровень, если оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Уровень техники служит исходной базой для определения не только новизны разработки, но и ее изобретательского уровня. Однако эти два критерия не совпадают. Определение новизны изобретения производится путем сравнения совокупности его существенных признаков с признаками, известными из уровня техники объектов того же назначения. Иными словами, при анализе уровня техники во время проверки новизны заявленного изобретения выявляются аналоги изобретения. Сравнение производится с каждым из аналогов в отдельности. Изобретение не признается соответствующим условию новизны только в том случае, если в уровне техники выявлено средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения.

Проверка изобретательского уровня включает:

- определение наиболее близкого аналога;

- выявление признаков, которыми отличается заявленное изобретение от наиболее близкого аналога;

- выявление из уровня техники решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками рассматриваемого изобретения.

Изобретения признается соответствующим условию изобретательского уровня, если не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, или такие решения выявлены, но не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.

При этом во внимание принимаются лишь общедоступные сведения. Поданные заявки на изобретения и полезные модели, а также запатентованные в России изобретения и полезные модели, если сведения о них не опубликованы, в уровень техники при исследовании изобретательского уровня не включаются.

Изобретательский уровень, как и новизна, устанавливаются на дату приоритета. Сведения, которые стали общедоступными после даты подачи заявки, в расчет не принимаются, хотя бы с их появлением предложенное решение задачи и стало очевидным.

При проведении экспертизы изобретательский уровень проверяется по всем общедоступным источникам информации, однако в пределах той области знаний, к которой относится заявленной изобретение.

Чтобы быть патентоспособным, изобретение не должно явным для специалиста образом следовать из уровня техники, т.е. быть для специалиста очевидным.

Под специалистом подразумевается лицо, обладающее доступными средними знаниями в той области, в которой он работает и к которой относится заявленное изобретение.

Очевидным считается все, что прямо и логически вытекает из уровня техники. Очевидным считается то, что не требует проявления знаний и умения, превышающих способности в определенной области.

Преобразования, не соответствующие условию изобретательского уровня:

1) дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

2) исключение какой-либо части средства (элемента, действия) с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощения, уменьшения массы, габаритов, материалоемкости);

3) увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий.

Напротив, требованию изобретательского уровня соответствуют:

1) способ получения нового индивидуального соединения с установленной структурой, основанный на новой для данного класса или группы соединений реакции;

2) композиция, состоящая, по крайней мере, из двух известных ингредиентов, обеспечивающая синергетический эффект.

3-й критерий: промышленная применимость

Согласно Патентному закону РФ изобретение является промышленно применимым, если оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях деятельности.

Промышленная применимость означает лишь потенциальную возможность использования изобретения в одной из отраслей деятельности, но не свидетельствует о преимуществах и достоинствах заявляемого изобретения перед известными решениями.

В соответствии с российским законодательством промышленно применимыми считаются методы профилактики, диагностики и лечения заболеваний людей, животных.

Если с точки зрения новизны и изобретательского уровня заявленное изобретение не должно повторять то, что содержится в уровне техники, или следовать из него, т.е. обязательно должен иметь место выход за пределы уровня техники, то при проверке промышленной применимости для оценки достаточности имеющихся в заявке сведений может быть привлечено только то, что уже вошло в уровень техники. Если оказывается, что имеющихся в заявке сведений с учетом известных знаний недостаточно и осуществление разработки становится возможным лишь при помощи сведений, не содержащихся в уровне техники и впервые представленных лишь в дополнительных материалах, то такие материалы подтверждают несоответствие изобретения в том виде, в котором оно было представлено в заявке, требованию промышленной применимости.

В Патентном законе РФ не указано, на какой момент должна оцениваться промышленная применимость заявленного изобретения. В отличие от признаков новизны и изобретательского уровня, которые могут быть утрачены изобретением, признак «промышленная применимость», напротив, может у изобретения на данный момент отсутствовать, а впоследствии появиться. В таких условиях целесообразно четкое определение даты, на которую устанавливаются новизна и изобретательский уровень изобретения, и нецелесообразна жесткая регламентация момента определения промышленной применимости.

Оценка соответствия заявленного изобретения требованию промышленной применимости включает проверку выполнения следующей совокупности условий:

1) средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении, других отраслях деятельности;

2) для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте принятой к рассмотрению формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

3) средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

При изучении термического режима океана считается, что в каждой точке жидкость находится в состоянии локального термодинамического равновесия и имеет определенную температуру. Поскольку температуры точек различны, между точками происходит теплообмен, и изменение температуры воды в каждой его частице (конечном объем, моле, элементарном вихре) описывается уравнением притока тепла:

.

В правой части этого уравнения, представлены слагаемые, которые описывают три вида процессов притока тепла к частице жидкости, порождаемые переносом воды при океанических движениях. Следует помнить, что приток тепла в рассматриваемый элементарный объем, возникающей за счет горизонтального движения воздуха , называется адвективным изменением температуры или просто адвекцией. Приток тепла за счет перемещения жидкости вверх или вниз называется конвективным изменением температуры или просто конвекцией. Приток тепла, возникающий при совершении работы сжатия или расширения за счет изменения гидростатического давления в точке , принято называть адиабатическим изменением температуры. Понятно, что все притоки тепла могут иметь разные знаки, зависящие от того, нагревается или охлаждается жидкость в точке в результате их воздействия.

Величина, обозначенная в уравнении притока тепла, описывает физические процессы, приводящие к изменению температуры в точке, но не связанные непосредственно с перемещением частицы жидкости в пространстве. Некоторые из них будут рассмотрены несколько позже. Это, во-первых, приток тепла за счет радиационных процессов (проникновение в воду солнечной радиации и радиационный приток тепла к поверхности воды в длинноволновом диапазоне); во-вторых, приток или отток тепла при конденсации или испарении с поверхности воды; и, в-третьих, приток тепла за счет молекулярной теплопроводности жидкости (вследствие малости коэффициента теплопроводности жидкости, молекулярный теплоперенос существенен только в тончайшем приповерхностном слое воды или слоях скачка плотности). В состав входит еще один вид притока тепла. Он возникает из-за случайных коротких пульсаций жидкости в окрестности выделенного нами элементарного объема и называется турбулентным притоком тепла. Турбулентный теплообмен – важнейший процесс теплопереноса в воздухе вблизи границы раздела океан-атмосфера, а также во внутренних слоях океана. Его физико-математическое описание до настоящего времени нельзя считать полностью разработанным. Однако некоторые положения, позволяющие понять и предсказывать изменения температуры, следует рассмотреть. При непрерывной регистрации значений океанографических характеристик (температура, соленость, скорость течения) выяснилось, что все они испытывают флуктуации относительно средних значений. Для иллюстрации можно обратиться к рис. 1. Пульсации ветра (аналогично и скорости течения) вызываются различными причинами. Принято считать, что вблизи поверхности моря они связаны либо с непрерывным образованием и разрушением вихрей под влиянием «сдвига скорости морских течений», т.е. уменьшения скорости течений с глубиной либо с отрывом мелких

вихрей, образующихся при обтекании течением препятствий.

Все характеристики турбулентности в океане () можно представить в виде суммы медленно и плавно меняющихся (или остающихся постоянными на определенном временном или пространственном интервале) по пространству и во времени средних () и нерегулярных пульсаций (). Наглядно это показано на рис. 2

Поток тепла за счет движения жидкости в вертикальном направлении, который важен при исследовании нагревания или охлаждения соседних (соприкасающихся) слоев воды, в силу малости средних значений вертикальных скоростей (W) определяется только пульсациями вертикальных скоростей (W’). Этот поток равен . Пульсации W’ образуются за счет вращательного движения жидкости в маленьких вихрях, возникающих под влиянием сдвига скорости ветра (рис. 3).

Поднимающаяся в вихре жидкость холоднее, чем жидкость на уровне середины вихря, так как температура в океане (как правило, в среднем) уменьшается с глубиной. Опускающаяся жидкость по той же причине теплее. В результате оказывается, что произведение пульсаций противоположно по знаку градиенту температуры (см. рис. 3). Поэтому можно вычислять турбулентный поток тепла с помощью гипотезы Фурье по формуле:

.

Коэффициент пропорциональности K в этой формуле называется коэффициентом турбулентной температуропроводности. Он имеет размерность м²/с и пропорционален кинетической энергии пульсаций скорости. Примерные значения скоростей пульсаций можно принять равными 1-10 см/с (сравнимы со средними значениями или порядком скоростей океанских течений), тогда примерные значения коэффициента K оказываются равными 10⁰ - 10^-2 м²/с, т.е. как минимум на три- четыре порядка больше молекулярного коэффициента для жидкости.

Не менее важно и то, что этот коэффициент не является постоянным. Он зависит от значений сдвига скоростей течения (чем сильнее течение, тем значительнее сдвиг и больше K), от абсолютного значения градиента температуры и условий стратификации в жидкости.

Зависимость коэффициента турбулентной температуропроводности от стратификации – это важнейшее свойство турбулентного теплопереноса. Оно носит характер положительной обратной связи, т.е. усиливает и без того сильный конвективный перенос и ослабляет слабый перенос тепла в инверсионных условиях.

Дата добавления: 2014-01-07