Пламя и взрыв - Петр Тимофеевич Асташенков
От этого знания можно было смело идти к разрешению загадки вращения пламени в детонации, решать многие другие задачи…
Зимой 1940 года свой эксперимент со спиралью, которая буквально «взвинчивала» горение до детонации, Кирилл Иванович показал физикам и химикам Ленинграда.
— Поразительный эффект давала спираль, — вспоминает свое впечатление о той давней демонстрации академик Н. Н. Семенов. — Ясный, глубокий по смыслу эксперимент Щелкина — высокий образец экспериментаторского искусства.
— Меня до сих пор поражают его первые работы, — отзывается об этом успехе молодого Щелкина академик Ю. Б. Харитон. — Необычайно прозрачные и классически строгие. Введение проволочной спирали в трубу — простейший прием, показывающий необычайную глубину мысли ученого.
— Мы много спорили с Кириллом Ивановичем, — говорит академик Я. Б. Зельдович. — Я разрабатывал теорию горения, подходя к ней со стороны химической кинетики, осложненной выделением тепла, он акцентировал внимание на влиянии газодинамики. И в этом он нашел правильный ответ на вопрос о переходе медленного горения в детонацию. Опыт с шероховатостью трубы показал: у Щелкина была настоящая научная смелость, которая необходима, чтобы двигаться вперед, получать выдающиеся результаты.
Радуясь успеху сотрудника своего института, Николай Николаевич Семенов посоветовал ему: «Пора браться за докторскую диссертацию».
На подготовку докторской диссертации Щелкин решил отвести три года: с ноября 1940 года по ноябрь 1943-го. В процессе работы он надеялся всесторонне развить теорию детонации в газах. «Помимо теоретического интереса, — писал Кирилл Иванович в обоснование избранной темы, — исследование детонации в газах имеет и большое практическое значение, главным образом в связи с техникой безопасности. Ускорение сгорания и в особенности возникновение детонации в производственной обстановке (газоходы, выработки в каменноугольных шахтах и т. п.) неизбежно приводят к серьезным катастрофам. В связи с этим наиболее практическое значение имеет теория возникновения детонации и связанная с этим теория ускорения пламени, в большинстве случаев оканчивающегося детонацией».
Как всегда, в оценке своей работы Щелкин проявляет сдержанность. «До сих пор, — пишет он, — не существует теории возникновения детонации. Первые шаги к ее созданию были сделаны диссертантом в старых работах. Главной задачей настоящей диссертации является разработка теории возникновения детонации в газах и в приложении ее к взрывам в больших масштабах (газоходы, штреки)».
Работая над диссертацией, Кирилл Иванович систематизировал богатый материал, собранный во время поездок на шахты Донбасса для изучения особенностей возникновения горения и взрывов. Он написал специальный труд о механизме возникновения и распространения подземных взрывов, и институт направил эту работу для руководства специалистам по горной безопасности.
В своем теоретическом анализе Щелкин уподобил шахту с ее выработками, поддерживаемыми бревнами крепления, шероховатой трубе огромного диаметра. Пользуясь этой аналогией, он и нарисовал картину возникновения взрыва. Вспышка смеси метана с воздухом в забое вызывает ударную волну, распространяющуюся по выработке, — сначала по вентиляционному или откаточному штрекам, а затем по путям сообщения. Сметая каменноугольную пыль со стенок, пола и свода выработки, ударная волна формирует на своем пути взрывчатую смесь из воздуха и угольной пыли.
Первый практический вывод из этого: не допускать концентрации метана до взрывоопасной величины, не применять методы подрыва, дающие открытое пламя. Уже одно появление пламени способно породить ударную волну и привести к детонации смеси пыли с воздухом.
Руководствуясь выводами Щелкина, чтобы воспрепятствовать распространению пламени, под сводами выработок стали устанавливать полки со сланцевой пылью. Если даже воспламенение происходило, то ударная волна, подходя к полкам, опрокидывала их, и сланцевая пыль благодаря сильной турбулентности потока за волной смешивалась с воздухом, создавая сланцевый заслон, не пропускающий пламени. Отрезанная от горения, ударная волна слабеет и затухает…
Когда горные инженеры ознакомились с трудом Щелкина, они предложили издать его в виде книги. Однако Кирилл Иванович не согласился. «Я считаю, — сказал он, — что положил только начало, и не хочу изданием книги создавать впечатление, что все вопросы безопасности разрешены. Теперь дело за вами — специалистами горного дела, вы должны применить теорию».
Приступая к работе над докторской диссертацией, Кирилл Иванович по годам расписал Программу исследований: 1940–1941 годы — влияние шероховатости на возникновение детонации, 1942 год — спиновая детонация и переход к опытам в производственных условиях, 1943 год — развитие теории возникновения детонации и теории моделирования взрывов…
Этой программы он неукоснительно держался с первых же дней, несмотря на то что много времени требовала от него помимо научной общественная работа. С 1938 года Щелкин — секретарь комсомольской организации института, организации очень активной и авторитетной, вникавшей во все многообразие молодежных забот.
Друзья-комсомольцы говорили о Щелкине, что для него не то что чужой беды, чужой заботы не бывало. Все касалось их комсомольского вожака, все трогало.
Узнал вот, аспиранту Саше Беляеву стало трудно заниматься, так трудно, что научный руководитель написал заявление об отчислении Беляева из аспирантуры. «Прошу не выносить окончательного решения, пока не разберутся комсомольцы», — настаивал Щелкин в дирекции. Поговорил с Сашей — тот был подавлен неприятностями. Между тем работы, которые делал Беляев, понравились Щелкину. Но вот с экзаменами Саша действительно крепко отстал. Часто болел. Да к тому же не умел планировать время, слишком увлекался экспериментами. Комитет ВЛКСМ решил прикрепить к Беляеву опытного сотрудника, чтобы тот помог Саше подогнать физику и математику. Комсомольцы попросили директора сменить Беляеву и научного руководителя, дать возможность довести работу над диссертацией до конца.
Хлопоты комсомольцев оправдались. За год Беляев сдал экзамены, успешно закончил эксперименты. Став ученым, он выполнил серию оригинальных исследований, защитил докторскую диссертацию, получил звание профессора. Его книги по горению приобрели широкую известность в нашей стране и за рубежом.
Из «дела» Саши Беляева Кирилл Иванович извлек урок, о котором говорил на партийном собрании института:
«Я хотел бы остановиться на неправильной постановке проверки знаний аспирантов. Всех их чуть ли не насильно загоняют в кабинет директора, где задают различные вопросы. Неужели нужны такие испытания? Если до этого с человеком не ознакомились, разве можно изучить его с помощью тестов?
Был случай, что от волнения «экзаменуемый» забыл, как извлекается квадратный корень, и потом кое-кто говорил, что аспиранты не знают даже арифметики. Кто же может серьезно этому верить? Я, например, не верю».
Молодежь института очень любила выступления своего комсомольского секретаря. Щелкин умел быстро заметить и первый успех, и едва наметившуюся неудачу и, что особенно ценили в нем товарищи, увидеть за всем этим серьезные причины.
Однажды в конструкторском бюро Кирилл Иванович столкнулся с любопытным явлением. Большие дела удавались коллективу хорошо, а мелочи неизменно вызывали дополнительные хлопоты, беспокойства. «Представьте, что где-то проектируют автобус, — пояснял он
