| |||
| МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА Научные открытия в области процессов горения и детонации. Научное открытие "Явление расщепления волны (тонкой структуры) спиновой детонации". Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление расщепления волны (тонкой структуры) спиновой детонации, состоящее в том, что в условиях, предельных, для существования детонации в каналах, внутри наиболее интенсивного участка зоны воспламенения (ядра) возникают и движутся тангенциально к волне по ударносжатой газовой смеси – поперечный, а по исходной смеси – косой фронты воспламенения с периодически возникающими в них очагами химических реакций более высоких частот, чем частота вращательного движения самого ядра". Авторы: Ю. Н. Денисов, Я. К. Трошин. Номер и дата приоритета: № 134 от 12 февраля 1957 г. и 24 февраля 1958 г. Описание открытия. В 1926 г. ученые, изучая процессы горения, обратили внимание на странное явление. Беспорядочное, казалось бы, пламя перед затуханием быстрой детонационной волны – на так называемом детонационном пределе – вдруг превращалось в упорядоченный смерч – огненное ядро. Оно двигалось по трубе со скоростью нескольких тысяч метров в секунду по винтовой линии. Исследователи назвали это явление спиновой детонацией. Спиновая детонация наблюдается в трубопроводах при взрывах обедненных или обогащенных газовых смесей, в камерах сгорания низкого давления при работе в режимах, близких к условиям детонационных пределов, в детонационных химических реакторах с вращающейся зоной реакции. В природных условиях это явление может возникать при воспламенении скоплений каменноугольной пыли, природных газов, горючих паров в горных выработках, расщелинах и в других протяженных полостях земной коры. Несколько десятилетий ученые разных стран пытались раскрыть загадку огненного смерча. Важнее всего было узнать внутреннюю структуру огненного ядра спиновой детонации, так как именно в нем в основном идет химическая реакция воспламенения. Однако большая скорость ядра и наложение друг на друга протекающих в разных направлениях волновых процессов долго не позволяли расшифровать его внутреннюю структуру. Только в 1957 г. члену-корреспонденту АН СССР Б. В. Войцеховскому удалось, выбрав одно из множества направлений распространения волновых процессов и совместив в этом единственном направлении скорость движения фотографической пленки со скоростью ядра, получить фотоотпечаток расположения волн в ядре. Оказалось, что наиболее интенсивное горение протекает в так называемой поперечной волне воспламенения, бегущей по слою ударно-сжатого газа, и в исследовавшейся ранее членом-корреспондентом АН СССР К. И. Щелкиным косой волне. Тонкие измерения давления и других параметров в волне спиновой детонации, выполненные Б. В. Войцеховским и кандидатами физико-математических наук В. В. Митрофановым и М. Е. Топчияном в Институте гидродинамики Сибирского отделения АН СССР, подтвердили первоначальный вывод. В этом же 1957 г. кандидат физико-математических наук Ю. Н. Денисов и доктор физико-математических наук Я. К. Трошин (Институт химической физики АН СССР), разработав новый - следовой - метод и применив его к исследованию ядра спиновой детонации, обнаружили, что поперечная, а в ряде случаев и косая волна имеют внутренние периодические структуры. Значит, пламя в ядре не только упорядоченно расположено в пространстве, но и периодически меняется во времени. Было открыто существование целого ряда закономерных тонких структур ядра спиновой детонации в различных взрывчатых газовых смесях. Выяснилась связь тонкой структуры с характеристиками движения волны детонации в целом. Открытие тонкой спиновой детонации привело к более глубокому пониманию процессов, протекающих вблизи пределов детонации. Оно легло в основу решения ряда технических задач, связанных с детонационным сгоранием. Сжигание топлива в поперечной волне осуществляется, например, в химических кольцевых реакторах. Ученые предлагают применять различные конструкции таких реакторов в качестве камер сгорания экспериментальных двигателей. Благодаря открытию появились новые методы изучения механизма химических реакций при высоких температурах. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МИРОЗДАНИЕ |