Научно-исследовательская работа выполняется в определенной последовательности.

1. Вначале формулируется сама тема в результате общего ознакомления с проблемой, в рамках которой предстоит выполнить исследование и разрабатывается основной исходный предплановый документ – технико-экономическое обоснование (ТЭО) темы.

При этом указываются причины разработки (ее обоснование), приводится краткий литературный обзор, в котором описываются уже достигнутый уровень исследований и ранее полученные результаты. Особое внимание уделяется еще не решенным вопросам, обоснованию, актуальности и значимости работы для отрасли и народного хозяйства страны. Такой обзор позволяет наметить методы решения, задачи и этапы исследования, определить конечную цель выполнения темы. Сюда входят патентная проработка темы и определение целесообразности закупки лицензий.

На стадии составления ТЭО устанавливается область использования ожидаемых результатов НИР, возможность их практической реализации в данной отрасли, определяется предполагаемый (потенциальный) экономический эффект за период применения новой техники (зависящей от продолжительности разработки НИР и ОКР, этапов завершения и внедрения отдельных вопросов). Кроме экономического эффекта в ТЭО указываются предполагаемые социальные результаты (рост производительности труда, качества продукции, повышение уровня безопасности и производственной санитарии, обеспечение охраны природы и окружающей среды).

В результате составления ТЭО делается вывод о целесообразности и необходимости выполнения НИР и ОКР.

2. Целью теоретических исследований является изучение физической сущности предмета. В результате обосновывается физическая модель, разрабатываются математические модели и анализируются полученные таким образом предварительные результаты.

3. Перед организацией экспериментальных исследований разрабатываются задачи, выбираются методика и программы эксперимента. Его эффективность существенно зависит от выбора средств измерений. При решении этих задач необходимо руководствоваться инструкциями и ГОСТами.

Принимаемые методические решения формулируются в виде методических указаний на проведение эксперимента.

4. После разработки методик исследования составляется рабочий план, в котором указываются объем экспериментальных работ, методы, техника, трудоемкость и сроки.

5. После завершения теоретических и экспериментальных исследований проводится общий анализ полученных результатов, осуществляется сопоставление гипотезы с результатами эксперимента. В результате анализа расхождений уточняются теоретические модели. В случае необходимости проводятся дополнительные эксперименты. Затем формулируются научные и производственные выводы, составляется научно-технический отчет.

6. Следующим этапом разработки темы является внедрение результатов исследований в производство и определение их действительной экономической эффективности.

Успешное выполнение перечисленных этапов работы дает возможность представить образец к государственным испытаниям, в результате которых образец запускается в серийное производство. Разработчики при этом осуществляют контроль и дают консультации. Внедрение завершается оформлением акта экономической эффективности результатов исследования.

Оценку народнохозяйственной необходимости разработки тем необходимо определять численными критериями, простейшим из которых является критерий экономической эффективности:

где - предполагаемый экономический эффект от внедрения;

- затраты на научные исследования.

Чем больше значение , тем выше её народнохозяйственная эффективность темы. Однако критерий не учитывает объем внедряемой продукции, период внедрения, поэтому более объективным является критерий, вычисляемый по формуле:

,

здесь - стоимость продукции за год после освоения научного исследования и внедрения в производство;

- продолжительность производственного внедрения в годах;

- общие затраты на выполнение научного исследования.

Экономичность является важнейшим критерием перспективности темы. Однако при оценке крупных тем этого критерия оказывается недостаточным и требуется более общая оценка, учитывающая и другие показатели. В этом случае часто используется экспертная оценка, которая выполняется специально подобранным составом высококвалифицированных экспертов.

С их помощью в зависимости от специфики тематики, ее направления или комплексности устанавливаются оценочные показатели тем. Тема, получившая максимальную поддержку экспертов, считается наиболее перспективной.

1. Изобретения, полезные модели, промышленные

образцы и их правовая охрана

Как известно, научно-технический прогресс является движущей силой современного общества. Одними из основных составляющих научно-технического прогресса являются такие понятия, как «изобретения», «полезные модели», «промышленные образцы». Все хорошо понимают, что наличие новых устройств и изделий, защищенных патентами, напрямую связано с экономической прибылью предприятия-патентообладателя, а также иногда сама торговля патентами приносит сверхприбыли.

Таким образом, анализ всей ситуации, сопутствующей появлению и функционированию новшества, способствует созданию новых изобретений и правильному позиционированию уже имеющихся разработок.

Согласно Российскому законодательству осуществление государственной политики в сфере правовой охраны изобретений, полезных моделей и промышленных образцов возлагается на федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.

Под патентом понимают документ, выдаваемый компетентным государственным органом на определенный срок и удостоверяющий авторство и исключительное право на изобретение, наделяющий владельца титулом собственника на изобретение. Патент защищает владельца от внутренних и зарубежных конкурентов и действует на территории той страны, где он выдан.

Обычно патент подкрепляется регистрацией товарного знака или промышленного образца.

Рассмотрим правовую охрану изобретения, полезной модели, промышленного образца и условия их патентоспособности.

Права на изобретение, полезную модель, промышленный образец охраняются законом и подтверждаются соответственно патентом на изобретение, патентом на полезную модель и патентом на промышленный образец.

Патент удостоверяет приоритет, авторство изобретения, полезной модели или промышленного образца и исключительное право на изобретение, полезную модель или промышленный образец. Патент на изобретение действует до истечения двадцати лет с даты подачи заявки в федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.

Патент на полезную модель действует до истечения пяти лет с даты подачи, на промышленный образец – до истечения десяти лет.

Патентоспособность – это наличие у технического решения всех критериев изобретения в соответствии с законодательством каждой отдельно взятой страны.

В соответствии с Патентным законом РФ в качестве изобретения охраняется техническое решение в любой области, относящееся к продукту (в частности, устройству, веществу, штамму микроорганизма, культуре клеток растений или животных) или способу (процессу осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств). Изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Изобретение является новым, если оно не известно из уровня техники. Оно имеет изобретательский уровень, если для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Уровень техники включает любые сведения, ставшие общедоступными в мире до даты приоритета изобретения.

Изобретение является промышленно применимым, если оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях деятельности.

Не считаются изобретениями:

• открытия, а также научные теории и математические методы;

• решения, касающиеся только внешнего вида изделий и направленные на

удовлетворение эстетических потребностей;

• правила и методы игр, интеллектуальной или хозяйственной деятельности;

• программы для электронных вычислительных машин;

• решения, заключающиеся только в представлении информации.

Не признаются патентоспособными:

• сорта растений, породы животных;

• топологии интегральных микросхем;

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

В качестве полезной модели охраняется техническое решение, относящееся к устройству.

Полезная модель признается соответствующей условиям патентоспособности, если она является новой и промышленно применимой. Новизна определяется совокупностью ее существенных признаков, не известных из уровня техники. Полезная модель является промышленно применимой, если она может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях деятельности.

В качестве полезных моделей правовая охрана не предоставляется:

• решениям, касающимся только внешнего вида изделий и направленным на удовлетворение эстетических потребностей;

• топологиям интегральных микросхем;

• решениям, противоречащим общественным интересам, принципам гуманности и морали.

В качестве промышленного образца охраняется художественно-конструкторское решение изделия промышленного или кустарно-ремесленного производства, определяющее его внешний вид. Промышленный образец должен обладать новизной и оригинальностью. Он признается новым, если совокупность его существенных признаков, нашедших отражение на изображениях изделия и приведенных в перечне существенных признаков промышленного образца, не известна из сведений, ставших общедоступными в мире до даты приоритета промышленного образца. Промышленный образец является оригинальным, если его существенные признаки обусловливают творческий характер особенностей изделия.

К существенным признакам промышленного образца относятся признаки, определяющие эстетические и эргономические особенности внешнего вида изделия, в частности форма, конфигурация, орнамент и сочетание цветов.

Не признаются патентоспособными промышленными образцами решения:

• обусловленные исключительно технической функцией изделия;

• объектов архитектуры (кроме малых архитектурных форм), промышленных, гидротехнических и других стационарных сооружений;

• объектов неустойчивой формы из жидких, газообразных, сыпучих или им подобных веществ;

• изделий, противоречащих общественным интересам, принципам гуманности и морали.

Автором изобретения (полезной модели, промышленного образца) является физическое лицо, творческим трудом которого они созданы. Если в создании изобретения, полезной модели или промышленного образца участвовало несколько физических лиц, все они считаются его авторами. Порядок пользования правами, принадлежащими авторам, определяется соглашением между ними. Не признаются авторами физические лица, не внесшие личного творческого вклада в создание объекта промышленной собственности, оказавшие автору (авторам) только техническую, организационную или материальную помощь либо только способствовавшие оформлению прав на него и его использованию. Право авторства является неотчуждаемым личным правом и охраняется бессрочно.

Итак, согласно российскому законодательству патент выдается:

• автору изобретения, полезной модели или промышленного образца;

• работодателю в случаях, предусмотренных Патентным законом РФ.

Патентообладатель – юридическое и (или) физическое лицо, которому принадлежит исключительное право на использование охраняемых патентом изобретения.

Право на получение патента на изобретение (полезную модель, промышленный образец), созданные работником в связи с выполнением своих трудовых обязанностей или конкретного задания работодателя (служебное изобретение, служебная полезная модель, служебный промышленный образец), принадлежит работодателю, если договором между ним и работником (автором) не предусмотрено иное. Правительство Российской Федерации вправе устанавливать минимальные ставки вознаграждения за служебные изобретения, служебные полезные модели, служебные промышленные образцы.

Право на получение патента на изобретение, полезную модель или промышленный образец, созданные при выполнении работ по государственному контракту для федеральных государственных нужд или нужд субъекта Российской Федерации, принадлежит исполнителю (подрядчику), если государственным контрактом не установлено, что это право принадлежит Российской Федерации или субъекту Российской Федерации, от имени которых выступает государственный заказчик.

Патентообладателю принадлежит исключительное право на изобретение, полезную модель или промышленный образец. Никто не вправе использовать запатентованные изобретение, полезную модель или промышленный образец без разрешения патентообладателя, в том числе совершать следующие действия:

• ввоз на территорию Российской Федерации, изготовление, применение, предложение о продаже, продажу, иное введение в гражданский оборот или хранение для этих целей продукта, в котором использованы запатентованные изобретение, полезная модель, или изделия, в котором использован запатентованный промышленный образец;

• совершение действий, указанных в выше в отношении продукта, полученного непосредственно запатентованным способом.

• совершение действий, указанных выше в отношении устройства, при функционировании (эксплуатации) которого в соответствии с его назначением автоматически осуществляется запатентованный способ;

• осуществление способа, в котором используется запатентованное изобретение.

Порядок использования изобретения, полезной модели или промышленного образца в случае, если патент принадлежит нескольким лицам, определяется договором между ними. При отсутствии такого договора каждый из патентообладателей может использовать запатентованные изобретение, полезную модель или промышленный образец по своему усмотрению, но не вправе предоставить лицензию или передать исключительное право (уступить патент) другому лицу без согласия остальных патентообладателей.

Запатентованные изобретение или полезная модель признаются использованными в продукте или способе, если продукт содержит, а в способе использован каждый признак изобретения или полезной модели, приведенный в независимом пункте формулы изобретения или полезной модели, либо признак, эквивалентный ему и ставший известным в качестве такового в данной области техники.

Запатентованный промышленный образец признается использованным в изделии, если такое изделие содержит все существенные признаки промышленного образца, нашедшие отражение на изображениях изделия и приведенные в перечне существенных признаков промышленного образца.

В случае, если при использовании запатентованных изобретения или полезной модели используются также все признаки, приведенные в независимом пункте формулы других запатентованных изобретения или полезной модели, а при использовании запатентованного промышленного образца – все признаки, приведенные в перечне существенных признаков другого запатентованного промышленного образца, другие запатентованные изобретение, полезная модель, промышленный образец также признаются использованными.

Если запатентованные изобретение или промышленный образец не используются, либо недостаточно используются патентообладателем и лицами, которым переданы права на них, в течение четырех лет с даты выдачи патента, а запатентованная полезная модель в течение трех лет с даты выдачи патента, что приводит к недостаточному предложению соответствующих товаров или услуг на товарном рынке или рынке услуг, любое лицо, желающее и готовое использовать запатентованные изобретение, полезную модель или промышленный образец, при отказе патентообладателя от заключения с этим лицом лицензионного договора на условиях, соответствующих установившейся практике, имеет право обратиться в суд с иском к патентообладателю о предоставлении принудительной неисключительной лицензии на использование на территории Российской Федерации таких изобретения, полезной модели или промышленного образца.

Патентообладатель может передать исключительное право на изобретение, полезную модель, промышленный образец (уступить патент) любому физическому или юридическому лицу.

Договор о передаче исключительного права (уступке патента) подлежит регистрации в федеральном органе исполнительной власти по интеллектуальной собственности и без такой регистрации считается недействительным.

Патент на изобретение, полезную модель, промышленный образец и право на его получение переходят по наследству.

Для получения патента автору изобретения или лицу, обладающему правом на получение патента необходимо подать заявку в федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.

Заявка на выдачу патента на изобретение (далее – заявка на изобретение) должна относиться к одному изобретению или группе изобретений, связанных между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел (требование единства изобретения).

Заявка на изобретение должна содержать:

• заявление о выдаче патента с указанием автора (авторов) изобретения и лица (лиц), на имя которого (которых) испрашивается патент, а также их местожительства или местонахождения;

• описание изобретения, раскрывающее его с полнотой, достаточной для осуществления;

• формулу изобретения, выражающую его сущность и полностью основанную на описании;

• чертежи и иные материалы, если они необходимы для понимания сущности изобретения;

• реферат.

К заявке на изобретение прилагается документ, подтверждающий уплату патентной пошлины в установленном размере.

Заявка на выдачу патента на полезную модель должна относиться к одной полезной модели или группе полезных моделей, связанных между собой настолько, что они образуют единый творческий замысел.

Заявка на полезную модель должна содержать:

• заявление о выдаче патента с указанием автора (авторов) полезной модели и лица (лиц), на имя которого (которых) испрашивается патент, а также их местожительства или местонахождения;

• описание полезной модели, раскрывающее ее с полнотой, достаточной для осуществления;

• формулу полезной модели, выражающую ее сущность и полностью основанную на описании;

• чертежи, если они необходимы для понимания сущности полезной модели;

• реферат.

К заявке на полезную модель прилагается документ, подтверждающий уплату патентной пошлины в установленном размере, или документ, подтверждающий основания для освобождения от уплаты патентной пошлины, либо уменьшения ее размера, либо отсрочки ее уплаты.

Заявка на выдачу патента на промышленный образец должна относиться к одному промышленному образцу или группе промышленных образцов, связанных между собой настолько, что они образуют единый творческий замысел.

Заявка на промышленный образец должна содержать следующую научно-техническую информацию:

• заявление о выдаче патента с указанием автора или авторов промышленного

образца и лица или лиц, на имя которых испрашивается патент, а также их местожительства или местонахождения;

• комплект изображений изделия, дающих полное детальное представление о внешнем виде изделия;

• чертеж общего вида изделия, эргономическую схему, конфекционную карту, если они необходимы для раскрытия сущности промышленного образца;

• описание промышленного образца;

• перечень существенных признаков промышленного образца.

К заявке на промышленный образец прилагается документ, подтверждающий уплату патентной пошлины в установленном размере.

По заявке на изобретение, поступившей в федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности, проводится формальная экспертиза, в процессе которой проверяются наличие документов, предусмотренных Патентным законом и экспертиза заявки на изобретение по существу. Она включает в себя: информационный поиск в отношении заявленного изобретения для определения уровня техники и проверку соответствия заявленного изобретения условиям патентоспособности.

За нарушение настоящего Патентного закона РФ наступает гражданско-правовая, административная или уголовная ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

. Графо-аналитический способ построения тяговой характеристики [2]

Тяговые качества землеройно-транспортных машин (ЗТМ) оцениваются тяговыми характеристиками, которые представляют собой графическое выражение выходных тяговых параметров ЗТМ, определяемых результатом совместной работы движителя (колесного или гусеничного), трансмиссии и двигателя. При работе на тяговом режиме тяговая характеристика в графической форме выражает зависимость коэффициента буксования δ, действительной скорости машины V_д, часового расхода топлива G_Т, тяговой мощности N_Т, тягового КПД η _Т и удельного расхода топлива g_Т от силы тяги T при её изменении от нулевого значения (холостой ход) до максимальной величины, определяемой условиями сцепления колесного движителя с поверхностью движения или мощностью двигателя ЗТМ при равномерном движении по горизонтальной поверхности на разных передачах.

Разработка грунта требует максимальных тяговых усилий и осуществляется ЗТМ на первой передаче, поэтому в дальнейшем рассматривается только режим работы ЗТМ на первой передаче. Тяговые характеристики являются основными техническими характеристиками всех тяговых машин (в том числе и ЗТМ) и широко используются при конструировании ЗТМ и выполнении эксплуатационных расчетов.

На рис.1 приведена тяговая характеристика ЗТМ. Её построение осуществляется в следующей последовательности:

1. В первом квадранте (рис. 1.1) строят кривую буксования движителя δ в функции силы тяги Т по зависимости (за начало координат силы тяги принимают точку О):

%, (1)

где А, В, n - коэффициенты, зависящие от типа шин, рисунка протектора, давления воздуха, вида, состояния и влажности грунта, а также от типа движителя ЗТМ.

	2. Подсчитывают силу сопротивления качению колес ЗТМ Pf по формулам:   (2) где f – коэффициент сопротивления качению движителя ЗТМ, β – параметр, учитывающий увеличение коэффициента сопротивления качению колесного движителя при работе на режиме «ведущего колеса» (на суглинистом грунте β = 1, 36…1, 54, на супесчаном β = 1, 54…1, 71),
Рис. 1 Построение тяговой характеристики ЗТМ графо-аналитическим способом

- нормальная реакция грунта на все колеса ЗТМ,

R – нормальная реакция грунта на ведущие колеса ЗТМ.

Откладывают найденное значение P_f влево от точки О, которая будет началом координат окружной силы P_к.

3. Во втором квадранте размещают регуляторную характеристику двигателя, перестроенную в функции крутящего момента М_е­.

4. В первом квадранте строим график, устанавливающий зависимость крутящего момента двигателя М_е­ от окружной силы колесного движителя P_к (луч P_к).

5. Строят основную зависимость тяговой характеристики ЗТМ - кривую действительной скорости движения V_д в функции силы тяги Т. Для этого задаются текущим значением силы тяги Т_i, откладывают его на графике (отрезок Оа₁) и восстанавливают перпендикуляр из точки а₁ до пересечения с лучом P_к. Через полученную точку а₃ проводят горизонталь до пересечения с кривыми регуляторной характеристики двигателя (точки а₄, а₅, а₆). Проецируя точку а₆ на ось абсцисс, по шкале n_e находят число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее принятому значению силы тяги.

Определив значение коэффициента буксования (отрезок а₁, а₂), которое соответствует той же силе тяги, по формуле:

, км/ч, (3)

Подсчитывают значение искомой действительной скорости движения ЗТМ. Это значение V_д обозначено на графике тяговой характеристики точкой а₇. Выполнив указанные построения и расчеты и получив достаточное количество точек, строят кривую V_д = V_д (Т).

Для определения минимального значения V_д прежде всего не­обходимо установить величину максимальной силы тяги по сцеплению колесного движителя с грунтом Т_φ , а затем выявить значение максимальной силы тяги Т_{м max}, которая может быть получена на данной передаче при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента М_{е mах}.

Проецируя точку е₁, расположенную на кривой коэффици­ента буксования и соответствующую φ = 100%, по величине отрезка Ое₂ находим значение Т_φ .

Через конец отрезка Ов₁ (точку в₁), определяющего значе­ние максимального крутящего момента двигателя М_{е мах}, про­водим горизонталь до пересечения с лучом Р_к (точка в₂)и кри­выми регуляторной характеристики двигателя. После этого через точку в₂ проводим вертикаль до пересечения с осью абс­цисс первого квадранта (точка в₃) и с кривой δ (точка в₄).

Тогда по величине отрезка Ов₃ определяем силу тяги ЗТМ Т_{м max}, соответствующую работе двигателя на режиме максимального крутящего момента, а по величине отрезка в₃ в₄ — степень буксования колесного движителя при том же режиме работы двигателя.

В данном случае Т_{м max}< Т_φ , поэтому минимальная действи­тельная скорость движения землеройно-транспортной машины может быть вновь подсчитана по приведенной выше формуле, если в неё подставить минимальное число оборотов коленчатого вала двигателя п_ем и значение коэффициента буксования колес­ного движителя δ, определяемого отрезком в₃ в₄.

Как уже отмечалось, когда имеет место неравенство Т_{Ме max} > T_φ , то остановка ЗТМ при перегрузке происходит вследствие полного буксования колесного движителя. Напомним, что в данном случае кривая V_д будет пересекать ось абсцисс в точке е₂ и поэтому V_{д min} = 0 при силе тяги, обусловливаемой сцеплением колесного движи­теля с грунтом.

6. Строим основную зависимость тяговой характеристики – кривую часового расхода топлива G_Т в функции силы тяги Т.

Часовой расход топлива при силе тяги Т_i, может быть най­ден, если точку а₄ спроецировать на ось абсцисс второго квад­ранта, а затем найденное значение G_е отложить в первом квадранте (отрезок а₁ а₈). При этом считаем, что масштабы шкал G_е и G_T одинаковы, а их началом является точка О. По­путно заметим, что при построения данной и прочих зависимо­стей тяговой характеристики ЗТМ точка О будет служить началом отсчета всех шкал. Определе­ние крайних и промежуточных значений G_T производится ана­логично. Кривую G_T = G_T (Т) строим по точкам.

7. Построение производных зависимостей тяговой характе­ристики N_Т, g_Т и η _Т производится аналогично рассмотренному выше методу. Так, кривая тяговой мощности строится по точ­кам, которые определяются расчетом по формуле

л.с. (4)

путем последовательной подстановки различных значений Т и соответствующих им величин V_д.

При силе тяги Т_i значение N_Тi определяется отрезком а₁а₉. Кривая зависимости удельного расхода топлива g_Т от силы тя­ги ЗТМ строится с помощью формулы

г/ л.с ч. (5)

Например, для режима работы Т_i значение G_Тi определяется отрезком а₁а₈, а величина N_Тi — отрезком а₁а₉. Их отношение, представленное отрезком а₁а₁₀ в соответствующем масштабе, выражает удельный расход топлива при работе ЗТМ на режиме Т_i. Кривую зависимости тя­гового КПД от силы тяги ЗТМ строим, применяя формулу

, (6)

при этом тяговую мощность ЗТМ при работе на режиме Т_i находим по величине отрезка а₁а₉ с учетом масштаба шкалы N_Т, а соответствующую мощность двигателя — по шкале N_е второго квадранта путем проециро­вания на нее точки а₅. Значение η _Т для рассматриваемого режи­ма работы ЗТМ обозначено отрез­ком а₁ а₁₁.

2. Аналитический способ по­строения тяговой характеристики

Для возможно­сти построения тяговой ха­рактеристики ЗТМ ана­литическим методом наряду с ранее перечисленными исходными данными необходи­мо располагать уравнениями кривых п_е = п_е(М_е) и G_е = G_е(М_е).

1. Классификация, типы и задачи эксперимента [1, 3]

Важнейшей составной частью научных исследований является эксперимент, основой которого является научно поставленный опыт с точно учитываемыми и управляемыми условиями.

Само слово эксперимент происходит от лат. experimentum - проба, опыт.

В научном языке и исследовательской работе термин «эксперимент» обычно используется в значении, общем для целого ряда сопряженных понятий: опыт, целенаправленное наблюдение, воспроизведение объекта познания, организация особых условий его существования, проверка предсказания.

В это понятие вкладывается научная постановка опытов и наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Само по себе понятие «эксперимент» означает действие, направленное на создание условий в целях осуществления того или иного явления и по возможности наиболее частого, т.е. не осложняемого другими явлениями.

Основной целью эксперимента являются выявление свойств исследуемых объектов, проверка справедливости гипотез и на этой основе широкое и глубокое изучение темы научного исследования.

Постановка и организация эксперимента определяются его назначением.

Они различаются:

по способу формирования условий (естественных и искусственных);

по целям исследования (преобразующие, констатирующие, контролирующие, поисковые, решающие);

по организации проведения (лабораторные, натурные, полевые, производственные и т.п.);

по структуре изучаемых объектов и явлений (простые, сложные);

по характеру внешних воздействий на объект исследования (вещественные, энергетические, информационные);

по характеру взаимодействия средства экспериментального исследования с объектом исследования (обычный и модельный);

по типу моделей, исследуемых в эксперименте (материальный и мысленный);

по контролируемым величинам (пассивный и активный);

по числу варьируемых факторов (однофакторный и многофакторный);

по характеру изучаемых объектов или явлений (технологические, социометрические) и т.п.

Для классификации могут быть использованы и другие признаки.

Естественный эксперимент предполагает проведение опытов в естественных условиях существования объекта исследования (чаще всего используется в биологических, социальных, педагогических и психологических науках).

Искусственный эксперимент предполагает формирование искусственных условий (широко применяется в естественных и технических науках).

Преобразующий (созидательный) эксперимент включает активное изменение структуры и функций объекта исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой, формирование новых связен и отношений между компонентами объекта или между исследуемым объектом и другими объектами. Исследователь в соответствии со вскрытыми тенденциями развития объекта исследования преднамеренно создает условия, которые должны способствовать формированию новых свойств и качеств объекта.

Констатирующий эксперимент используется для проверки определенных предположений. В процессе этого эксперимента констатируется наличие определенной связи между воздействием на объект исследования и результатом, выявляется наличие определенных фактов.

Контролирующий эксперимент сводится к контролю за результатами внешних воздействий на объект исследования с учетом его состояния, характера воздействия и ожидаемого эффекта.

Поисковый эксперимент проводится в том случае, если затруднена классификация факторов, влияющих на изучаемое явление вследствие отсутствия достаточных предварительных (априорных) данных. По результатам поискового эксперимента устанавливается значимость факторов, осуществляется отсеивание незначимых.

Решающий эксперимент ставится для проверки справедливости основных положений фундаментальных теорий в том случае, когда две или несколько гипотез одинаково согласуются со многими явлениями. Это согласие приводит к затруднению, какую именно из гипотез считать правильной.

Решающий эксперимент дает такие факты, которые согласуются с одной из гипотез и противоречат другой.

Примером решающего эксперимента служат опыты по проверке справедливости ньютоновской теории истечения света и волнообразной теории Гюйгенса. Эти опыты были поставлены французским ученым Фуко (1819-1868). Они касались вопроса о скорости распространения света внутри прозрачных тел. Согласно гипотезе истечения, скорость света внутри таких тел должна быть больше, чем в пустоте. Но Фуко своими опытами доказал обратное, т.е. что в менее плотной среде скорость света большая. Этот опыт Фуко и был тем решающим опытом, который решил спор между двумя гипотезами (в настоящее время гипотеза Гюйгенса заменена электромагнитной гипотезой Максвелла).

Другим примером решающего эксперимента может служить спор между Птолемеем и Коперником о движении Земли. Решающий опыт Фуко с маятником окончательно решил спор в пользу теории Коперника.

Лабораторный эксперимент проводится в лабораторных условиях с применением типовых приборов, специальных моделирующих установок, стендов, оборудования и т.д.

Чаще всего в лабораторном эксперименте изучается не сам объект, а его образец. Этот эксперимент позволяет доброкачественно, с требуемой повторностью изучить влияние одних характеристик при варьировании других, получить хорошую научную информацию с минимальными затратами времени и ресурсов. Однако такой эксперимент не всегда полностью моделирует реальный ход изучаемого процесса, поэтому возникает потребность в проведении натурного эксперимента.

Натурный эксперимент проводится в естественных условиях и на реальных объектах. Этот вид эксперимента часто используется в процессе натурных испытаний изготовленных систем. В зависимости от места проведения испытаний натурные эксперименты подразделяются на производственные, полевые, полигонные, полунатурные и т.п.

Практически во всех случаях основная научная проблема натурного эксперимента – обеспечить достаточное соответствие (адекватность) условий эксперимента реальной ситуации, в которой будет работать впоследствии создаваемый объект.

Центральными задачами натурного эксперимента являются:

изучение характеристик воздействия среды на испытуемый объект;

идентификация статистических и динамических параметров объекта;

оценка эффективности функционирования объекта и проверка его на соответствие заданным требованиям.

Эксперименты могут быть открытыми и закрытыми, они широко распространены в психологии, социологии, педагогике. В открытом эксперименте его задачи открыто объясняются испытуемым, в закрытом – в целях получения объективных данных эти задачи скрываются от испытуемого.

Простой эксперимент используется для изучения объектов, не имеющих разветвленной структуры, с небольшим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих простейшие функции.

В сложном эксперименте изучаются явления или объекты с разветвленной структурой (можно выделить иерархические уровни) и большим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих сложные функции. Высокая степень связности элементов приводит к тому, что изменение состояния какого-либо элемента или связи влечет за собой изменение состояния многих других элементов системы. В сложных объектах исследования возможно наличие нескольких разных структур, нескольких разных целей.

Информационный эксперимент используется для изучения воздействия определенной (различной по форме и содержанию) информации на объект исследования (чаще всего информационный эксперимент используется в биологии, психологии, социологии, кибернетике и т.п.). С помощью этого эксперимента изучается изменение состояния объекта исследования под влиянием сообщаемой ему информации.

Вещественный эксперимент предполагает изучение влияния различных вещественных факторов на состояние объекта исследования. Например, влияние различных добавок на качество стали и т.п.

Энергетический эксперимент используется для изучения воздействия различных видов энергии (электромагнитной, механической, тепловой и т.д.) на объект исследования. Этот тип эксперимента широко распространен в естественных науках.

Обычный (или классический) эксперимент включает экспериментатора как познающего субъекта; объект или предмет экспериментального исследования и средства (инструменты, приборы, экспериментальные установки), при помощи которых осуществляется эксперимент.

В обычном эксперименте экспериментальные средства непосредственно взаимодействуют с объектом исследования. Они являются посредниками между экспериментатором и объектом исследования.

Модельный эксперимент в отличие от обычного имеет дело с моделью исследуемого объекта. Модель входит в состав экспериментальной установки, замещая не только объект исследования, но часто и условия, в которых изучается некоторый объект,

Модельный эксперимент при расширении возможностей экспериментального исследования одновременно имеет и ряд недостатков, связанных с тем, что различие между моделью и реальным объектом может стать источником ошибок и, кроме того, экстраполяция результатов изучения поведения модели на моделируемый объект требует дополнительных затрат времени и теоретического обоснования правомочности такой экстраполяции.

Различие между орудиями эксперимента при моделировании позволяет выделить мысленный и материальный эксперимент.

Орудиями мысленного (умствённого) эксперимента являются мысленные модели исследуемых объектов или явлений (чувственные образы, образно-знаковые модели, знаковые модели). Для обозначения мысленного эксперимента иногда пользуются терминами: идеализированный или воображаемый эксперимент.

Мысленный эксперимент является одной из форм умственной деятельности познающего субъекта, в процессе которой воспроизводится в воображении структура реального эксперимента.

Структура мысленного эксперимента включает: построение мысленной модели объекта исследования, идеализированных условий эксперимента и воздействий на объект; сознательное и планомерное изменение, комбинирование условий эксперимента и воздействий на объект; сознательное и точное применение на всех стадиях эксперимента объективных законов науки, благодаря чему исключается абсолютный произвол. В результате такого эксперимента формируются выводы.

Материальный эксперимент имеет аналогичную структуру. Однако в материальном эксперименте используются материальные, а не идеальные объекты исследования. Основное отличие материального эксперимента от мысленного в том, что реальный эксперимент представляет собой форму объективной материальной связи сознания с внешним миром, между тем как мысленный эксперимент является специфической формой теоретической деятельности субъекта.

Пассивный эксперимент предусматривает измерение только выбранных показателей (параметров, переменных) в результате наблюдения за объектом без искусственного вмешательства в его функционирование.

Примерами пассивного эксперимента является наблюдение:

за интенсивностью, составом, скоростями движения транспортных потоков;

за числом заболеваний вообще или какой-либо определенной болезнью;

за работоспособностью определенной группы лиц;

за показателями, изменяющимися с возрастом;

за числом дорожно-транспортных происшествий и т.п.

Пассивный эксперимент, по существу, является наблюдением, которое сопровождается инструментальным измерением выбранных показателей состояния объекта исследования.

Активный эксперимент связан с выбором специальных входных сигналов (факторов) и контролирует вход и выход исследуемой системы.

Однофакторный эксперимент предполагает:

выделение нужных факторов;

стабилизацию мешающих факторов;

поочередное варьирование интересующих исследователя факторов.

Стратегия многофакторного эксперимента состоит в том, что варьируются все переменные сразу и каждый эффект оценивается по результатам всех опытов, проведенных в данной серии экспериментов.

Технологический эксперимент направлен на изучение элементов технологического процесса (продукции, оборудования, деятельности работников и т.п.) или процесса в целом.

Социометрический эксперимент используется для измерения существующих межличностных, социально-психологических отношений в малых группах с целью их последующего изменения.

Для проведения эксперимента любого типа необходимо:

разработать гипотезу, подлежащую проверке;

создать программы экспериментальных работ;

определить способы и приемы вмешательства в объект исследования;

обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;

разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента;

подготовить средства эксперимента (приборы, установки, модели и т.п.);

обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом.