среда, 23 декабря 2009 г.

История изобретения электрического утюга

В.В. Калюжный, А.И. Мицкевичюс
ИЗ ИСТОРИИ УТЮГА …
Справедливость первой части поговорки "Встречают по одежке, а провожают по уму", человечество хорошо усвоило с незапамятных времен, наверное, с момента появления самой одежды. Люди всегда стремились выглядеть лучше, произвести приятное впечатление на окружающих, подчеркнуть свою индивидуальность. Часто это достигалось и достигается сегодня за счет внешнего вида. Поэтому количество фасонов одежды, тканей, расцветок, бижутерии не знает предела, а их разнообразие просто поражает воображение.
Разумеется, красота одежды зависит не только от перечисленных параметров, но и от ее чистоты, разглаженности ткани, подчеркнутости формы и объемов отдельных элементов одежды - разных складок, "буклей" и "стрелок". А поскольку одежду приходилось часто стирать, постольку постоянно возникала необходимость и ее глажении, так как "не мнущихся" тканей в те далекие времена еще не знали. Но для глажения тканей и одежд необходимо было использовать специальные приспособления. И такие приспособления, получившие в последствии название "утюги", были придуманы.
Кто конкретно изобрел утюг - история умалчивает, но известно, что первые утюги появились в Китае, еще в VIII веке, чтобы гладить шелк. Они представляли собой маленькие металлические печки или жаровни, заполненные внутри горячими углями.

Одним из примеров такой "печки", является утюг "Sad-Iron Heater", конструкция которого описана в патенте США №70572, выданного 5 ноября 1867 г. на имя Георга Хардмана (George Hurdman). В этом утюге запатентована эффективная, по мнению автора, система его нагрева и поддержания горения углей внутри корпуса. Утюг, как и настоящая печка, имел даже трубу.
Несколько позже для нагрева утюгов, вместо углей, стали использовать сжиженный газ. Такая замена "топлива" оказалась настолько удачной, что утюги, заправленные сжиженным газом, выпускались вплоть до 80-х годов прошлого века(!), например, корпорацией Coleman - одного из мировых лидеров производства снаряжения и оборудования для туризма и отдыха. Сейчас под маркой Coleman выпускается множество изделий. Это и системы защиты от москитов, грили, мангалы, печи и барбекю для приготовления на открытом огне, переносные холодильники. Отдельно можно выделить светильники на жидком топливе и газе, а также переносные горелки и плиты для приготовления пищи. Однако, утюгов на жидком топливе, увы уже нет. Хотя, утюги с твердым или жидким топливом, используемым для их нагрева, - это практически единственный выход в ситуациях, когда электричество не доступно.
Конструкции утюгов с размещением топлива внутри корпуса просуществовали почти 1000 лет, не претерпевая существенных изменений. И только лишь в XVII веке принципиально изменилась сама схема нагрева: теперь утюги стали делать литыми из чугуна, а нагревать - с использованием внешнего источника тепла, на печке. В этом направлении утюги продолжали совершенствоваться вплоть до конца XIX века.
Например, в 1871 г. был выдан патент США №113448 американке Мэри Потс (Mary Florence Pots). Это один из первых запатентованных утюгов, использующий внешний подвод тепла от печи. Отличительной его особенностью являлось наличие съемной ручки, что позволяло не делать перерывов в работе, когда утюг остывал, и его вновь приходилось ставить на печь для разогрева. Теперь несколько сменных оснований утюга одновременно нагревались на печи, а одно из них вместе с ручкой, использовалось в работе. Это был первый массовый потребительский бытовой прибор, изобретенный и запатентованный женщиной, и которому, к тому же, сопутствовал коммерческий успех.

Наверное, мы бы до сих пор пользовались этими неприхотливыми, но тяжелыми утюгами, если бы не еще одна радикальная замена теплоносителя, которая произошла в конце ХІХ веке. Прежде всего, источник нагрева опять вернули во внутрь корпуса утюга, но теперь это были уже не угли, а металлическая спираль, нагреваемая электрическим током. Первый электрический утюг с названием "Еlectric flat iron" был запатентован американцем Генри Сили (Henry Seely) 6 июня 1882 года (патент США №259054).

Несмотря на то, что утюг весил почти 15 фунтов и очень долго нагревался до рабочей температуры, - это было значительным достижением изобретательской мысли. Теперь не надо было возиться с открытым огнем, дополнительно использовать печь или сжиженный газ.
В том же, 1882 году, во Франции также был изобретен электрический утюг, в котором использовалась для нагрева угольная дуга. Безусловно, скорость нагрева была значительно выше, но пользоваться таким утюгом было крайне опасно. Поэтому такие конструкции не получили дальнейшего развития. Утюг Сили, нагревающийся с помощью изолированной электрической спирали, оказался лучше по всем показателям и получил впоследствии всеобщее признание.
С 1892 года бытовые утюги, использующие электрическое сопротивление для нагрева (спираль), начались серийно выпускаться компаниями Crompton Co и General Electric Company.
Следующими революционными шагами в истории совершенствования конструкции утюга было изобретение терморегулятора и применение пара при глажении.
На первом электроутюге Сили уже был регулятор, но это был регулятор тока, а не температуры, и к тому же он был внешний - размещался непосредственно на электровилке. В начале 30-х годов ХХ века на утюгах стали применяться автоматические терморегуляторы на основе биметаллических пластин. Ниже на рисунке приведены фотографии нескольких автоматических непаровых утюгов, начиная с первого английского 1935 года и заканчивая утюгом 1970 года фирмы Roventa, которые отражают изменение дизайна в соответствии с изменением моды.



Фото с сайта Thermostat electric irons
Известно, что для хорошего глажения требуется, не только тепло, но и высокая влажность. Потребность в увлажнении ткани привела к использованию пара в процессе глажения. В первое время, в большинстве случаев, пар подавался через подошву утюга от внешнего парового котла. Это было дорогим удовольствием, которое было оправданным только для применения в больших масштабах, например, на фабриках в гладильных цехах. Поэтому, технология использования пара в домашних условиях не была доступна до 30-х годов ХХ века.
Одним из первых домашних паровых утюгов, который успешно продавался на рынке, был утюг Steemelectric. По существу - это был электрочайник с отполированной, плоской подошвой. Вода кипела внутри, производя пар, который испускался (эмитировал) через нижнюю пластину. У утюга отсутствовал терморегулятор, и он не мог использоваться для сухого глажения: пар присутствовал всегда.
Первым паровым утюгом с терморегулятором был утюг Steam-O-Matic model A-300, который стал серийно выпускаться с 1941 года. Конструкция была разработана Эдвардом Шреером (Edward Schreyer), который вслед за этим утюгом, создал, по совету дизайнера Брука Стивенса, обтекаемую образцовую модель В-300, что привело его к большому коммерческому успеху.
Паровой утюг Steam-O-Matic model B-300
Конструкции утюга Шреера были защищены несколькими патентами США (2178512, 2279179, 2238739) и стали основой для разработки всех последующих паровых утюгов. В утюге Шреера, для того чтобы получить пар, камера испарения находится в контакте с нагревательной плитой. Вода по трубопроводу подается из резервуара к камере испарения. Водяной пар, образующийся в камере испарения, выходит из утюга через отверстия, выполненные в поверхности подошвы. В этой ранней версии, паровые струи были сосредоточены в носике утюга.
Именно отверстия для выхода пара стали предметом острейшей конкурентной борьбы между производителями утюгов. Этот период их истории - середина ХХ века - даже получил свое название - "Дырявые Войны" (Holey Wars) . Например, фирма Proctor в то время начала рекламную кампанию, расхваливая свои утюги, имевшие 15 паровых струй. Дальше - больше. Дошло до того, что некоторые фирмы делали свыше 100 паровых отверстий, хотя индустриальный стандарт требовал, чтобы на утюге было не более 22 отверстий, расположенных равномерно по периметру нижней плиты.
В последующие годы, вплоть до конца 1980-х годов, конструкции утюгов продолжали совершенствоваться, хотя принципиальных изменений почти не происходило, даже в дизайнерских решениях. Однако, примерно с начала 1990-х годов, компании, выпускающие утюги, стали внедрять в конструкциях своих моделей множество новшеств, иногда незначительных, которые, тем не менее, очень сильно изменявших потребительские свойства изделий. Это типичный случай демонстрации закона перехода количества в качество, когда множество небольших изменений приводят к резкому изменению качества. Вопрос только в том, всегда ли нужно такое качество потребителю? К тому же, ведь есть еще такое понятие, как соотношение цена/качество. К сожалению, цена таких "навороченных" утюгов также революционно изменилась в сторону увеличения. Очень сильно изменился и внешний дизайн.
Какие же инновационные решения были внедрены в последние годы? Вот наиболее типичные из них: пар высокого давления, проникающий глубоко в ткань - так называемый "вертикальный пар"; пластмассовый корпус; электронная система терморегулирования; подошвы из нержавеющей стали с различными покрытиями и способами обработки; система очистки сопел от накипи и др.
Для примера, покажем, как реализованы эти нововведения в утюгах одного из мировых лидеров их производства немецкой фирмы Ровента (Rowenta Werke GmbH). Рассмотрим несколько утюгов из современного модельного ряда этой фирмы, представленных на её официальном сайте (на декабрь 2008 года). Модели расположены в порядке возрастания сложности, и соответственно, стоимости. Можно с уверенностью утверждать, что их можно без труда найти на полках в магазинах бытовой техники.

Практически у всех моделей, начиная с ранних, есть такие функции: защита от накипи; паровой удар до 85 г/мин; регулируемый “мягкий” пар 0-30 г/мин; вертикальный пар; самоочистка. Поражает разнообразие функций относящихся к пару, одни названия, которых у рядового потребителя могут вызвать если не шок, то, по крайней мере, уважительный трепет. А уж разобраться в сути этих нововведений стоя перед прилавком в магазине просто невозможно. Да и на официальном сайте объяснений всем этим явлениям нет. Чем это можно объяснить? Что это - полет конструкторской мысли или изыски маркетологов, которые в прямом и переносном смысле специально напустили тумана (т.е. пара)? Вероятно и то и другое. Хотя есть подозрение, что в современном мире бизнеса первую скрипку играет все-таки маркетинг.
У моделей высокой ценовой категории, кроме выше перечисленного, добавлены функции: электронное изменение температуры подошвы; самый мощный паровой удар на рынке утюгов – 180 г/мин; заостренный носик; автоотключение. И наконец, шедевр - подошва MICROSTEAM 400® из нержавеющей стали с покрытием PLATINUM или с обработкой laser® в которой расположены 400 ! микроотверстий для легкого глажения. Неужели “дырявые войны“ еще не закончены? Трудно сказать. Но создается впечатление, что Ровента продолжает в них участвовать.
Следует также обратить внимание на защищенность всех моделей утюгов фирмы, как объектов интеллектуальной собственности. Достаточно сравнить дизайнерские патенты США (промышленные образцы) D548914, D502792, D544165 и D560322 (см.ниже) с изображениями на предыдущем рисунке, чтобы понять в каких моделях используется тот или иной патент.
Но у Ровенты есть не только промышленные образцы, но и обыкновенные патенты. Только в США (по классу D06F75/00 - 40 - Ручные утюги) их около 30. Однако точно сказать какой патент, в какой модели используется уже гораздо сложнее. Возьмем, к примеру, патент Российской федерации RU2248420 – “Утюг с подачей пара в пульсирующем режиме” (также опубликованный как WO02/068748, US6807756, FR2821369 и др.). Вот выдержка из реферата:
“Утюг содержит средства приведения в состояние резонанса… системы воды и пара. Циклическое изменение давления воды и пара автоматически поддерживает среднее давление, превышающее то давление, которое соответствует столбику воды, находящейся в утюге”. 
Что это - паровой удар, регулируемый “мягкий” пар или вертикальный пар? Трудно ответить на этот вопрос не разобрав утюг, и не взглянув на его конструкцию. У кого есть желание (и лишние деньги) может сделать это самостоятельно. Хотя понятно, что все это скрыто от рядового потребителя специально, и является частью маркетинговой стратегии, характерной практически для всех производителей бытовой техники. Для специалистов, а тем более конкурентов, все это не является секретом. Поэтому, можно сказать, что, в целом, политика фирмы Ровента по защите интеллектуальной собственности проводится правильно и успешно.
Современный утюг - это не только электробытовой прибор. Это, по истине, произведение искусства, воплощение передовой конструкторской мысли и последних дизайнерских идей. А что же дальше? Очевидно, что утюг как инновационный продукт, вступил в свой третий этап совершенствования, который характеризуется практическим преобразованием самого изобретения, сопровождающееся непрерывным усовершенствованием, дополнением, развитием и увеличением числа вариантов исполнения. По мере совершенствования изобретения, этот этап приобретает самостоятельное значение и может продолжаться годами и, даже, десятилетиями. Стимулировать этот путь дальнейшего развития утюга будут не только спрос и конкурентная борьба между производителями, но и развитие науки, техники и технологии в целом, что позволить применить новые материалы и технологии. Примером такого использования последних достижений науки и техники может служить применение пьезоэлектрических распылителей для увлажнения изделий при глаженье путем подачи через подошву утюга мелкодисперсной жидкости. Подобные распылители широко применяются, в частности, в современных струйных принтерах, но массового применения в утюгах пока не наблюдается. Однако, выданных патентов на эту тематику уже довольно много (WO94/2311, DE4310273; WO98/07919, DE19735214, RU2149935; WO0242545, US6857209; JP5161798). Среди прочих преимуществ этого новшества – резкое сокращение расхода воды (8 г/мин), по сравнению с паровыми утюгами, у которых этот расход доходит до 180 г/мин (см. выше), и вероятно, электроэнергии. И самое главное - пара больше нет! Что это? Очередное революционное изменение или тупиковая ветвь в развитии утюга? Вероятно, на этот вопрос ответит только время…

Сomments:
Итак, размещаю первую статью. И посвящается она утюгу, вернее истории изобретения и развития электрического утюга. Данная статья ранее была уже опубликована в печатном издании - в украинском журнале Изобретатель и рационализатор, №4 (90) за 2009 год. Написана статья в соавторстве с Калюжным Валерием Вилиновичем, который в реестре патентных поверенных Украины числится под номером 156. Кроме того, он кандидат технических наук, доцент, изобретатель... и просто хороший человек.

вторник, 15 декабря 2009 г.

Итак, начинаю свой Блог!

Итак, начинаю свой Блог!

У меня давно была идея создать сайт, посвященный выдающимся изобретениям и изобретателям  изменившие мир в котором мы живем. Что-то вроде TOP100 изобретений и изобретателей всех  времен и народов. Может быть до сайта, когда-нибудь и дойдет дело, т.к. нужно еще хорошо продумать концепцию и еще много чего другого. А пока вот решил остановиться на блоге. Это как бы черновик будущего сайта, место, где можно “отшлифовать” статьи, возможно что-то обсудить, уточнить и т.д. и т.п..

Итак – цели, задачи, идеи.
Т.е. для чего это нужно, кому это нужно, зачем все это?
Всего этого конечно много, но попробую разложить все по полочкам у себя в голове, и структурировано все это изложить на “бумаге”, т.е. в текстовом виде на блоге:

  1. Хочется поделиться большим количеством информацией об истории изобретений, которой владею сам. И хотя для меня изобретательство, и все что с ним связано, скорее хобби, чем профессиональная деятельность, все же у меня есть кое какой опыт и накопилась определенная информация, которая, как я полагаю, может быть интересна не только мне.
  2. Почему TOP именно 100? Да, не знаю. Магия чисел, наверно. Существуют же, например, книги: 100 великих городов мира, 100 великих загадок природы, 100 великих шедевров архитектуры, 100 великих чудес света, и т.д. Есть даже 100 великих изобретений. Сильно сомневаюсь, что в формате книги можно уместить 100 действительно великих вещей, тем более, когда речь идет об изобретениях  и изобретателях. О многих из них можно написать целую книгу, и даже не одну, что впрочем, уже сделано. Например, об Эдисоне уже столько написано…. Кроме того в интернете постоянно появляются новости, что кто-то, где-то провел опрос с целью выяснить свой ТОП 10 или 20 изобретений. Так как опросы проводятся среди разных людей (от специалистов до домохозяек), то и результаты получаются разные и порой неожиданные. Вот подобный пример Top 10 Inventions  В этом опросе паровая машина, изобретение, с которого собственно началась индустриальная революция, и без которого не могла бы существовать современное индустриальное общество (не буду пока углубляться в теоретические вопросы классификации обществ: индустриальное, постиндустриальное, и т.д.), находится на седьмом (7) месте. А другое известное, можно даже сказать великое изобретение – машина для получения нитей из хлопка (cotton gin) стоит выше – на пятом (5) месте. Хотя по большому счету, вторая машина без первой не могла бы эффективно работать. Чтобы избежать подобных казусов и субъективизма в этом вопросе, не буду заниматься неблагодарным делом - строить по рангу изобретения и изобретателей, а буду полагаться на волю случая, свои предпочтения, и по мере готовности статей размещать их в блоге. Возможно, их будет не 100. Действительно, изобретений, которые можно было бы назвать великими гораздо больше ста, а уж тем более изобретателей. Но нельзя объять необъятное, а силы человеческие (в данном случае мои) ограничены, и потому, ни кому не дано знать, на сколько меня хватит. А вдруг откроется второе дыхание, или найдутся единомышленники и (или) компаньоны, и все это станет TOP 1000!!! Будем надеяться на лучшее!  
  3. Из выражения Top100Invent, с Top100 разобрались. Со словом Invent все проще и понятнее. От английского глагола to invent – изобретать, произошли два слова: inventor – изобретатель, и invention – изобретение. Т.е. мой блог посвящен изобретениям, изобретателям, истории изобретательства.
  4. Какие изобретения будут рассматриваться? Точно не будут рассматриваться эпохальные изобретения древнего мира и средневековья, например: колесо, порох, бумага, ткацкий станок, компас и т.д. Это конечно интересно, но от нас уже очень далеко. А вот изобретения, которые начали появляться с началом индустриальной революции, у которых есть документально зафиксированный автор или авторы, защищенные патентами, которые имели большой коммерческий успех и сильно изменили жизнь человечества будут представлять для нас самый большой интерес.
  5. Изобретение – понятие многоплановое, многостороннее, многогранное, …  Здесь и творчество, и техническая (инженерная) составляющая. Правовая (юридическая) сторона дела также имеет большое значение, т.к. без правильной правовой защиты интеллектуальной собственности (ИС), каковым является любое изобретение, изобретательская деятельность может и интересна, но теряет большой практический смысл. Ну и конечно, экономическая (в широком смысле этого слова) составляющая является очень важной, и которая включает: рекламу, маркетинг, менеджмент и т.д. и т.п., т.е. все то, что связано с продвижением продуктов изобретательской деятельности на рынок. Все эти стороны изобретательской деятельности чрезвычайно интересны, и все заслуживает внимания. Но т.к. из всего этого разнообразия, лично я меньше всего близок к правовым проблемам ИС, то этой стороны буду касаться меньше всего.
  6. А вот больше всего буду касаться именно проблем продвижения и внедрения изобретений. Постараюсь не сильно теоретизировать по этому поводу, а показывать, как это правильно делается, на конкретных примерах создания известных изобретений и жизни известных (успешных) изобретателей. Постараюсь объяснить, почему это так важно. Уже сколько было историй, когда изобретения сделанные в России, Советском Союзе не получали должного развития, а в мире они заново изобретались и продвигались уже совсем другими людьми. И поэтому весь мир знает электрическую лампу накаливания Эдисона а не Лодыгина, радио Маркони а не Попова, и т.д. При этом у нас всегда, почему то считалось виноватым государство. Ну, про СССР это еще можно частично признать, но ведь и сейчас мало что изменилось на всем пространстве бывшего Советского Союза. Опять изобретатели чего-то ждут от государства, опять множество историй о конфликтах между изобретателями и предпринимателями. По телевидению, по разным каналам, время от времени показывают народных кулибиных - непризнанных плачущих гениальных изобретателей, которые что-то изобрели, естественно нигде в мире подобного нет, а ни кому это изобретение не нужно, и … куда смотрит государство. Странно все это! Не могу представить подобный сюжет про Эдисона, Теслу, или современных изобретателей, например Бёрта Рутана (Burt Rutan) или Джеймса Дайсона (James Dyson).  Ну, вот я и постараюсь на примерах показать, как надо продвигать (или как не надо, на ошибках тоже надо учиться) свои изобретения.
  7. Но нельзя жить одним прошлым. Жизнь идет вперед. Каждый день изобретается что-то новое и интересное. Проходить мимо всего этого было бы неправильно. Поэтому постараюсь давать небольшие сюжеты об интересных и необычных новинках мировой изобретательской мысли.
  8. Немного об авторском праве. Постараюсь размещать только свои оригинальные статьи. Соответственно, все они защищены авторским правом с момента публикации на этом блоге. Все, что не моё, постараюсь давать в виде цитирования со ссылками. Ну, уж если, кто-то найдет здесь чужой материал, то тогда сильно извиняюсь – я этого не хотел. В этом случае считайте весь этот блог дайджестом (Дайджест - подборка выдержек из различных источников на определённую тематику, как говорит Википедия).  Кстати, дайджест тоже является ИС и подчиняется законам авторского права.

Ну, пожалуй, пока хватит.
Лучше перейду к конкретным делам.



15.12.2009