Министерство образования и науки Украины

Донецкий государственный университет экономики и торговли

им. М. Туган-Барановского

Кафедра оборудования пищевых производств

доц. Фалько Л.Г.

Основы научных исследований и патентоведения

Курс лекций

для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 7.090221

«Оборудования пищевых и перерабатывающих производств»

Утверждено:

Протокол заседания

кафедры оборудования

пищевых производств №20

от «28» 02 2005г.

Донецк – 2005

Содержание

1. Разработка методики проведения научного исследования.

2. Статистические методы обработки результатов измерений.

3. Методи обробки результатів наукових досліджень.

4. Об’єкти винаходів та ознаки для їх характеристики.

5. Складання формули винаходу.

6. Складання заявки на видачу патенту України на винахід і корисну модель.

М инистерство образования и науки Украины

Донецкий государственный университет экономики и торговли

им. М.И.Туган-Барановского

Кафедра оборудования пищевых производств

Л Е К Ц И Я

По курсу «Основы научных исследований и патентоведения»

Разработка методики проведения научного исследования

Для студентов факультета оборудования перерабатывающих и пищевых производств

Специальность 7.090221

«Оборудование перерабатывающих и пищевых производств»

Донецк – 2005

ЛЕКЦИЯ

По курсу «Основы научных исследований и патентоведения»

Доцент Фалько Л.Г.

Разработка методики проведения научного исследования

План

1. Структура исследования.

2.Допущения при теоретических исследованиях. Построение модели процесса.

3. Методология эксперимента.

Литература

1.Мальцев П.М,, Емельянова Н.А., Основы научных исследований К.: Вища школа, 1982.

2.Седенко В.М., Грушко Н.М,, Основы научных исследований Харьков: Вища школа, 1987, - 200с.

3.Чкалов О.И. Основы научных исследований,- К,; Вища школа, 1988.

1. Структура исследования

Исследовательскую работу независимо от направленности проводят в определенной логической последовательности, от­вечающей известной формуле: "от наблюдения к абстрактному мышлению и от абстрактного мышления к практической деятель­ности".

Организуя научное исследование необходимо помнить еще одно не менее важное выражение: "научное исследование дол­жно начинаться с фактов и заканчиваться ими вне зависимости от того, какие теоретические структуры строятся между на­чалом и концом".

Базируясь на оказанном, каждый процесс исследований можно разделить на шесть этапов.

1. Общее ознакомление о проблемой по которой предстоит выполнять исследования (сбор фактического материала, пред­положения, идеи, умозаключения, оценку).

2. Формирование частных вопросов исследования - тем. (Оценка исходных данных, постановка задачи, граничные условия цель и задачи исследований)

3. Теоретические исследования. (Изучение физической сущности вопроса, выбор и обоснование моделей исследования, теоретические преобразования и получение аналитических зави­симостей, анализ и формирование гипотез). Вопросы для экспе­римента.

4. Экспериментальные исследования. (Цель и задачи экс­перимента, планирование эксперимента, разработка программы и методики, конструирование приборов, макетов, стендов и т.д., проведение эксперимента в лабораторных или производ­ственных условиях, обработка результатов).

5. Анализ результатов и оформление отчетов. (Анализ ре­зультатов теоретических и экспериментальных исследований и их сопоставление. Оценка расхождений. Формулирование выводов и выдвижение теорий. Составление научного отчета. Рецензирова­ние. Составление доклада). Оценка экономической эффективности.

6. Внедрение результатов Научного исследования произ­водится силами заказчика и включает в себя опытно-конструкторские разработки (ОКР) и передачу образца в производство.

Цель опытно-конструкторских разработок - преобразовать результаты научных исследований в технические предложения.

ОКР включает в себя:

1.изучение отчета по теме, определение цели и задач проектирования;

2.подготовку к теоретическому проектированию (назна­чение объекта проектирования и его технологическая оценка);

3.техническое проектирование (разработка чертежей, из­готовление отдельных узлов и анализ их работы, согласование, технико-экономическое обоснование);

4.рабочее проектирование (разработка рабочего проекта);

5.изготовление опытного образца, его стендовые и про­изводственные испытания;

6.анализ результатов испытаний и доводка конструкции;

7. государственные испытания образца и передача на производство.

Исследуя физические модели, описывающие функциональные связи, используют аналитические методы, с помощью которых устанавливают математическую зависимость между параметрами модели. Наиболее опасно для исследования на этом этапе - неосознанное принятие допущений. Например, если в техническом объекте выделить элемент, который описывается с помощью за­кона сообщающихся сосудов, то надо иметь в виду, что этот закон справедлив для идеальных условий. В реальных условиях работы объекта он нарушается, что делает модель элемента неточной.

Закон сообщающихся сосудов может нарушаться по таким причинам:

- различие температуры жидкости в сосудах;

- материал одного сосуда смачивается жидкостью, а другого загрязнен;

- сосуды представляют собой капилляры разного диаметра;

- в разных сосудах находятся жидкости различной плотности,

2. Допущения при теоретических исследованиях. Пост­роение модели процесса.

Для принятия обоснованных допущений и построения модели, которая соответствовала бы поставленной задаче, т.е. обладала достаточной точностью при необходимой простоте, нужно понять изучаемое явление глубоко«уяснить его существенные черты. Необходимо определить, какие из внешних параметров, действующих на объект исследования, влияет на его свойства.

Для примера рассмотрим следующею задачу. Пусть n ваго­нов длиной l метров каждый стоят в составе с зазором Δ мет­ров. Электровоз, подходя к составу со скоростью V м/с, ударяет первый вагон. Когда толчок дойдет до последнего вагона?

До первого вагона толчок дойдет через

Скорость распространения толчка вдоль состава

Если l =10м, Δ=0,05м, V =0,5 м/с, то

Изменим условие задачи.

Пусть l =1000 м, Δ=0,0001 м, V =40 м/с,

тогда

Для последнего случая скорость распространения толчка больше скорости света. Что является абсурдом.

Почему так случилось? Какие допущения мы приняли при выводе зависимости?

1. Во-первых не был учтен закон сохранения энергии, т.е. потеря энергии на удар и снижение скорости толчка при каждом последующем соударении,

2. Во-вторых, допущения, которые соответствуют первона­чальным условиям задачи (l =10м, Δ=0,05м) , а именно вагон как абсолютно твердое тело, удар вдоль которого рас­пространяется мгновенно с бесконечно большой скоростью, для новых условий задачи оказалось неприглядным и настолько снизи­ло точность модели, что результат определения скорости распространения толчка оказался абсурдом.

В действительности толчок электровоза приводит в дви­жение только переднюю часть вагона, заставляя ее сжиматься. Средняя и задняя части при этом неподвижны. Сжатая часть распределяется как пружина, сжимая соседний участок, который в свою очередь сжимает следующий и т.д. По вагону распоряжа­ется волна сжания. Скорость ее распространения конечна и равна скорости распространения звуковых волн в данном мате­риале. Для стали она соответствует 5000м/с.

Учитывая время распространения волны сжатия, получим общее время распространения толчка вдоль состава

Тогда скорость распространения толчка вдоль состава равна.

Сравним слагаемые, оценим точность полученных моделей.

В первом случае

Во втором случае

Из примера видно, что во втором случае скоростью расп­ространения волны сжатия нельзя пренебречь.

Таким образом, при изменении условий задачи надо учи­тывать действие (влияние) законов или факторов, которые ранее мы считали несущественными. Иногда они становятся преоблада­ющими .

Представьте себе, в реальных условиях решение этой за­дачи потребовало бы учета еще многих допущений, например таких:

- зазоры между вагонами равны;

- трение вагонов при движении отсутствует;

- упругие свойства вагонов равны и др.

Решая задачи построения моделей в производственных условиях, мы не всегда располагаем всеми параметрами процесса. Среди известных параметров, есть те, которые влияют сильнее или слабее, часть параметров непостоянна во времени. В таких случаях модель умышленно огрубляют путем использования при ее построении только известных параметров. Малоизвестные пара­метры исключаются, вместо изменяющихся применяют их усредненные значения. Такие неточные модели используют при полу­чении удобных для практического расчета зависимостей, а допущения принятые при выводе, уточняют путем эксперименталь­ной корректировки полученной модели.

Таким образом рассмотренные примеры позволяют сформу­лировать следующее правило: при проведении теоретического исследования должны использоваться наиболее общие принципы и законы, Это позволит учесть все допущения, принятые при получении формул и выражений, и точно определить область их применения.