Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


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
Сайт создан в системе uCoz