Пламя и взрыв - Петр Тимофеевич Асташенков
«За границей изучение горения ведется уже свыше пятидесяти лет, в СССР около двух лет, — отмечает Щелкин в заключении этой научной работы. — Весьма желательно, чтобы институты и лаборатории, работающие в области горения применительно к эксплуатации и конструированию двигателей внутреннего сгорания и к шахтной безопасности, воспользовались вышеописанными методами, давшими уже много плодотворных результатов».
По плану работ Щелкину предстояло поставить опыт и измерить скорость с точностью, которой еще не бывало. «Что-то надо делать с трубой, чтобы обеспечить эту повышенную точность», — раздумывал Щелкин, набрасывая эскиз за эскизом. А что, если идти к наивысшей точности методом сравнения?
— Возьмем не одну стеклянную трубу, а две, — объяснял он свою идею Соколику, — и пусть два пламени распространяются в одну сторону со сдвигом…
— Ну и что?
— Как «что»?..
— Пусть до одной стеклянной трубы у пламени будет путь короткий, длиной метров в пять. Этого вполне достаточно, чтобы началась детонация… А ко второй трубе пламя пойдет более долгим путем, заставим его пройти метров на шестнадцать больше. Пленка зафиксирует оба пламени, и мы определим время по промежутку между их фотографиями.
Они получили скорости детонационной волны для смесей, горящих с уменьшением объема (водород+ + кислород) и без изменения объема (метан + кислород). Определили значения для разных давлений, от атмосферного до минимального, при котором возможна детонация, уточнили то, что было опубликовано специалистами прежде. Но и теперь Кирилла не покидало беспокойство: сколько можно собирать факты, не объясняя их сути?
Этими мыслями он делился с переехавшей в Ленинград женой. Найти угол Кириллу так и не удалось, и они обитали в лаборатории. Это была, наверное, единственная в Ленинграде «лабораторная» семья. Днем помещение гудело от пламени, здесь скрежетал металл, щелкали фоторегистраторы. Ночью на лабораторном столе раскидывалась серая шуба, — не сразу удалось разжиться матрацем.
Позже, когда у них уже родился сын, институт выделил Щелкиным комнату на окраине — в Сосновке, на Приютской улице. «Приютская — приюти!» — шутил Кирилл Иванович, направляясь домой. «Приют» был не из лучших: без водопровода, отопления. Комната маленькая. Как поместимся вчетвером? — размышлял Кирилл. Ведь ждали еще и его мать, чтобы смогла присмотреть за Феликсом…
На Приютской они прожили полтора года, пока институт не построил новый жилой дом на Ольгинской улице. Профком выделил Кириллу Ивановичу две комнаты в трехкомнатной квартире.
В день переезда на новую квартиру Кирилл Иванович отправился на работу пораньше. Однако в их лаборатории уже горел свет. Что за оказия? Он осторожно приоткрыл дверь. Знакомая картина! Недавно принятый на работу препаратор убирал со стола одеяло. Конечно, тоже ночевал в лаборатории.
Дома, когда дожидались машины для переезда, Кирилл Иванович робко сказал Любови Михайловне:
— Знаешь, у нас есть чудесный препаратор… молодой парень. Ночует в лаборатории: сама знаешь, заниматься там нельзя, ведь ему надо сдавать экзамены… Вот я и думаю, пусть пару недель поживет во второй нашей комнате…
«Чудесный препаратор» вселился, и… через две недели к нему приехали жена и мать.
Кирилл Иванович со смущенной улыбкой лишь развел руками:
— Ему тоже хочется жить с семьей…
Вместе прожили семь лет, сблизились, подружились.
— Ну вот, — частенько восклицал после Кирилл Иванович, — не пригласи я препаратора, каких бы друзей лишились!
В мае 1934 года К. И. Щелкин передал в редакцию «Журнала экспериментальной и теоретической физики» статью, скромно названную «Попытка расчета частоты детонационного спина», привлекшую к двадцатитрехлетнему ученому внимание не только отечественных, но и зарубежных коллег, ибо касалась она явления, давно служившего камнем преткновения. Кирилл Иванович поставил себе цель проанализировать математически факт винтового движения пламени (детонационный спин) в трубе с газовой смесью. Движение это выглядело весьма внушительно.
Пламя в трубе сосредоточивалось в ядре, которое вращалось по спирали. За ядром, словно хвост за головой кометы, светящимся шлейфом тянулась зона горения.
На фотопленке спиновая детонация оставляла не прямую, а волнистую линию и еще полосы от свечения шлейфа, так что ее «портрет» заметно отличался от фотографии обычной детонации.
Познакомившись с новыми данными о «винтовой» детонации, Соколик посчитал, что заниматься ею рано.
— Куда вы рветесь? — вопрошал он Щелкина. — Вы кто такой — Спиноза, Гельмгольц или, может быть, Максвелл? Наше дело улучшать горение в двигателях, а не сочинять теории!
Пришлось Щелкину изучать заинтересовавшее его явление вечерами, когда заканчивались дневные опыты.
Первым винтовое движение пламени (как раз по полосам на фотографии) обнаружил английский ученый Кемпбел. Потом спином занимались многие физики. Причем некоторые из них, например Бон и Фрезер, подвергали сомнению саму возможность вращения пламени.
Двадцатитрехлетний Щелкин не отверг предположения о вращении пламени и, исходя из теории винтового движения идеальной жидкости, предложил свой расчет его частоты. Он старался объяснить причины винтового движения пламени в газе несимметричностью в распределении давления, плотности и скорости газа перед началом детонации.
Воображение не раз рисовало мгновение, когда при поджигании смеси в трубе вспыхивает золотистое пламя. Сначала оно распространяется робко, со скоростью, зависящей от особенностей химической реакции и от теплопроводности газа. Что же меняется в дальнейшем? Почему так увеличивается скорость? Каков физический механизм ее возрастания?
«Ну-ка, ответь на эти вопросы, — говорил он себе. — Может, Соколик прав и твое дело лишь улучшать процесс горения в двигателях, не вдаваясь в теорию? Тогда зачем вообще ты пошел в науку, если не собираешься делать главного?»
Над Ленинградом стояла июньская ночь. Он любил это время года, когда долго не наступают сумерки и поздним вечером можно работать, как днем… Покидая в одну такую ночь лабораторию, он увидел выходившего из подъезда физико-технического института человека, напоминавшего осанкой Маяковского. Щелкин сразу узнал молодого доктора наук Курчатова, недавно прославившегося открытием нового класса веществ с замечательными свойствами — сегнетоэлектриков. Курчатов окинул взглядом Кирилла:
— О, да на вас пижонский костюм… И в таком-то костюме вы сидите по ночам в лаборатории!..
— Да вот все проясняю детонацию, — ответил Кирилл. — Попробовал сделать расчет детонационного спина. Отчет уж готов… но не все в нем нравится.
— А вы на время повернитесь к спину спиной, — посоветовал Курчатов. — Это совершенно серьезно, — продолжал он после паузы. — Ведь как писатели делают: напишут вещь и дают ей отлежаться. Потом смотрят свежими глазами и отделывают. Без паузы, без того, чтобы отойти на расстояние и оценить сделанное, можно все искромсать. Вот вам более близкий пример — Семенов. В решающий момент работы над теорией разветвленных цепных реакций взял да уехал на Селигер. А вернулся оттуда с отчетом, содержавшим мировое открытие. Так что советую: отойдите на расстояние.
— Не могу. Пока не кончу,
