Впервые в истории отечественной метрологии российское изобретение зарегистрировано за рубежом

В конце прошлого года немецким бюро по патентам и торговым маркам выдан патентный сертификат на изобретение «Адиабатический калориметр», разработанный учеными ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ВНИИМ) в Санкт-Петербурге. Разработка российских ученых впервые за всю историю отечественной метрологии удостоена зарубежного патента. Запатентовано устройство для измерения удельной теплоемкости твердых тел в максимально широком на сегодня диапазоне. Аналоги подобных изобретений зарегистрированы в США, Бельгии, Германии и некоторых других странах. Но измерительный прибор, созданный отечественными учеными, признан немецкими экспертами наиболее оригинальным.

В России эта разработка используется в составе Государственного первичного эталона единицы удельной теплоемкости твердых тел (ГЭТ 60–2019). Благодаря этому калориметру впервые в мировой практике удалось реализовать непрерывную шкалу удельной теплоемкости в указанном диапазоне от 150 Дж/ (кг-К) до 2500 Дж/ (кг-К). Установка удовлетворяет требованиям точности в данной области измерений на перспективу ближайших 10 лет.

Авторы изобретения – ученые ВНИИМ: доктор технических наук, руководитель лаборатории эталонов и научных исследований в области измерений теплового расширения и комплексного термического анализа Татьяна Компан; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Валентин Кулагин; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Вячеслав Ходунков и младший научный сотрудник, ученый-хранитель эталона ГЭТ 60–2019 Виктория Власова.

Адиабатическим называется термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством. В целом термин «адиабатический» в разных областях науки всегда подразумевает сохранение неизменным какого-то параметра.

Российский адиабатический калориметр измеряет количество теплоты, поглощенной измерительной ячейкой калориметра. По этому принципу уже более 300 лет работают калориметры, с помощью которых измеряют удельную теплоемкость твердых тел. То есть на первый взгляд в методе измерения ничего нового нет, и нет уже сотни лет. Цель создания все новых и новых адиабатических калориметров – достижение более высокой точности. С каждым годом приборы становятся все точнее и точнее. За счет чего можно достичь большей точности?

«Безусловно, за счет конструкции и в меньшей степени за счет методики проведения измерений, – поясняет один из авторов изобретения Вячеслав Ходунков. – Разработанная нами конструкция действительно оригинальна, что подтвердили патентные эксперты Германии. Мы создали конструкцию, в которой исследуются образцы, идентичные тем, которые используются в другом эталоне – эталоне единицы температурного коэффициента линейного расширения. Говоря по-простому, мы берем один и тот же образец и на одном эталоне измеряем, насколько он удлиняется и расширяется при нагревании. И этот же образец мы используем для измерения его удельной теплоемкости. Таким образом достигается унификация образцов: два эталона работают с одинаковыми образцами. И третья установка, которая может быть создана по подобию нашего калориметра и также может работать с этими же точно образцами, – это установка для измерения теплопроводности».

Таким образом, измеряются три параметра: теплопроводность, удельная теплоемкость и температурный коэффициент линейного расширения. Три эталона работают с одним и тем же образцом. Этим достигается унификация образцов. Вячеслав Ходунков приводит такой пример: «Допустим, мы возьмем один большой кусок сапфира, из которого будут изготовлены три фрагмента (образца). Эти три образца в той или иной степени все равно всегда будут отличаться по своим свойствам, а ведь мы говорим о сверхвысокой точности. А когда мы берем один и тот же образец и измеряем его в разных установках (эталонах), то будет абсолютно корректно говорить, что именно этот образец обладает такой-то теплопроводностью, такой-то теплоемкостью и таким-то коэффициентом линейного расширения. Никто в мире этого пока не делает, притом что обеспечивается все это элементарной конструкцией измерительной ячейки, которая выполнена виде револьверного барабана. Но вместо патронов в этот барабан мы вставляем образцы».

Второе отличие разработанного калориметра заключается в том, что на нем можно одновременно измерять свойства сразу двух твердых материалов, например меди и сапфира, бериллия и серебра и т.д.

Если говорить об изобретениях в области метрологии, то любой эталон единичен. Эталоны, как правило, не патентуют – в этом нет необходимости. Но изобретенный в Санкт-Петербурге калориметр – эталонный и коммерческий одновременно. Его можно тиражировать.

Процесс патентования эталонного калориметра начался довольно случайно. Во ВНИИМ пришло предложение от одного из немецких патентных бюро запатентовать наше изобретение в ФРГ. «Причем речь не шла о калориметре, а об одном моем изобретении, без участия коллег, – рассказывает Ходунков. – И тут я подумал: а почему именно его нужно патентовать в Германии? У меня изобретение – это пока еще чистая теория (способ измерения), и непонятна ее коммерческая выгода, пойдет ли, будет ли реализовано. А калориметр – это реальное железо, которое можно потрогать, можно продать… Я обратился к Татьяне Андреевне Компан, научному руководителю разработки с предложением: «Давайте запатентуем!» Она: «Я только «за». Завязалась переписка с патентным бюро, в результате была подана заявка на патентование калориметра в Патентном ведомстве Германии».

Через какое-то время из Германии пришло письмо с извещением, что американцы и бельгийцы уже придумали нечто подобное и ничего нового в предлагаемой российскими изобретателями разработке нет. Пришлось указать немецким коллегам на детали конструкции, придуманные нашими заявителями, и доказывать, что они существенно отличаются от известных аналогов и обеспечивают более высокую точность. И немецких экспертов убедить удалось. Без доли везения, конечно, не обошлось: оказалось, что патентное бюро в Германии практически полностью состоит из русскоговорящих сотрудников, которые грамотно перевели всю документацию на немецкий язык.

На вопрос, какие рекомендации он мог бы дать тем, кто планирует патентовать свои изобретения за границей, Вячеслав Ходунков ответил так: «Если вы нацелены на международную экспансию, то патентовать изобретение нужно в широком круге стран, что предполагает серьезные финансовые и временные затраты. Это необходимо учитывать. Кроме того, необходимо, чтобы с момента регистрации заявки на получение патента в России до времени подачи заявки в другой стране прошло не более одного года. При этом должно еще оставаться время для заключения договора с патентным бюро государства, где планируется патентование изобретения (минуя бюро это сделать невозможно). Также нужен какой-то временной запас, чтобы получить приоритетную справку в России (подтверждение, что заявка принята к рассмотрению). То есть не более чем за 10 месяцев необходимо получить патент у себя в стране».

По словам Ходункова, если все четко отработано, то с момента подачи заявки до получения патента в Европе в среднем проходит два года: «Мы уложились в год и несколько дней. Это наш успех».

Остается только добавить, что уже запущен процесс по внедрению отечественной разработки на ведущих метрологических и приборостроительных предприятиях Германии.

Источник: "Независимая газета"