Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху

В работе приводиться пример того как при исследовании влияния электрического поля на процессы горения газовой смеси происходило усовершенствование экспериментальной аппаратуры с изменением методики исследования этого явления....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
1. Verfasser:	Сюх, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Центр пам'яткознавства НАН України та Українського товариства охорони пам'яток історії та культури 2009
Schlagworte:	Наукові і технічні досягнення минулого
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12635
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 3. — С. 10-18. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-12635
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-126352013-02-13T02:51:53Z Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху Сюх, А.В. Наукові і технічні досягнення минулого В работе приводиться пример того как при исследовании влияния электрического поля на процессы горения газовой смеси происходило усовершенствование экспериментальной аппаратуры с изменением методики исследования этого явления. The article contains an example of the improvement of the experimental equipment while searching the influence of the electric field on the gas blend combustion as the method of the research of this effect changed. 2009 Article Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 3. — С. 10-18. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 2077-9496 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12635 544.452.2(091) + 544.567(091) uk Центр пам'яткознавства НАН України та Українського товариства охорони пам'яток історії та культури
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наукові і технічні досягнення минулого Наукові і технічні досягнення минулого
spellingShingle	Наукові і технічні досягнення минулого Наукові і технічні досягнення минулого Сюх, А.В. Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
description	В работе приводиться пример того как при исследовании влияния электрического поля на процессы горения газовой смеси происходило усовершенствование экспериментальной аппаратуры с изменением методики исследования этого явления.
format	Article
author	Сюх, А.В.
author_facet	Сюх, А.В.
author_sort	Сюх, А.В.
title	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
title_short	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
title_full	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
title_fullStr	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
title_full_unstemmed	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
title_sort	становлення в україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху
publisher	Центр пам'яткознавства НАН України та Українського товариства охорони пам'яток історії та культури
publishDate	2009
topic_facet	Наукові і технічні досягнення минулого
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12635
citation_txt	Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 3. — С. 10-18. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT sûhav stanovlennâvukraíníaparaturnoíbaziímetodívdoslídžennâzfízikigorínnâtavibuhu
first_indexed	2025-07-02T14:41:05Z
last_indexed	2025-07-02T14:41:05Z
_version_	1836546540410241024
fulltext	НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 10 ЛІТЕРАТУРА 1. Світ фізики. Науково-популярний журнал // Львів. „Євросвіт”. – 2008. - № 2(42). - С.48 2. Rosner Robert., Chemie in Öster- reich 1740-1914 Lehre, Forschung, Indust- rie, p.225, p.244 3. Rosner R. Scientists and mathe- maticians in Czernowits University / Proceed- ings of the 2nd International Conference of the European Society for the History of Science. Cracow, Poland, September 6-9, 2006, p.395. 4. Чернівецький національний уні- верситет імені Юрія Федьковича. Імена сла- вних сучасників / Під редакцією С.В. Мельничука (голова) та ін. – К.: „Світ успіху”. – 2005. – С.16 5. Prokopowitsch E., Gründung, Entwicklung und Ende der Franz-Josephs Universität in Czernowitz, Clausthal-Zellerfeld, 1955, p.13 6. Природознавство в Україні до по- чатку ХХ ст. в історичному, культурному та освітньому контекстах / Ю. Павленко, С. Руда, С. Хорошева, Ю. Храмов. - Київ: Видавн. дім „Академперіодика”. - 2001. - С. 242-243 7. Становлення статистичної фізики в Україні (30-40 рр. ХХ ст.) / А.С. Литвинко.- К.: „Фенікс”.-2009.- С.96 8. Чернівецький університет. 1875- 1995: сторінки історії / Під ред. С. С. Костишина (голова) та ін. – Чернівці: „Рута”,1995. - С.65. 9. 100 Years Seismological Service of Austria at the Central Institute for Meteorology and Geodynamics in Vienna/ by C. Hammerl and W. Lenhardt. ZAMG. Hohe Warte 38 A- 1190 Vienna, Austria. -2004. -p.2-3 10. Ю. Головач. Фізичні дослідження вчених НТШ // Фізичний збірник НТШ.- Львів. - 1993. - том 1. - С.396 11. Чернівецький університет. 1875- 1995: сторінки історії / Під ред. С. С. Костишина (голова) та ін. – Чернівці: „Рута”, 1995. - С.99 12. Термодинамика и статистическая физика. Издание второе / Самойлович А.Г. - М.: Гос. изд-тво технико-теорет. .литер. - 1955.- С.368 13. Термоэлектрические и термомаг- нитные методы превращения энергии. Кон- спект лекций проф. А.Г.Самойловича / Ре- дактор сост. Л. М. Вихор и д р. - Черновцы.: „Рута”. - 2006. - С.226 УДК 544.452.2(091) + 544.567(091) СТАНОВЛЕННЯ В УКРАЇНІ АПАРАТУРНОЇ БАЗИ І МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ З ФІЗИКИ ГОРІННЯ ТА ВИБУХУ Сюх А. В., аспірант (Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара) В работе приводиться пример того как при исследовании влияния электрического поля на процессы горения газовой смеси происходило усовершенствование эксперимен- тальной аппаратуры с изменением методики исследования этого явления. The article contains an example of the improvement of the experimental equipment while searching the influence of the electric field on the gas blend combustion as the method of the research of this effect changed. Вивчаючи історію становлення фі- зики горіння та вибуху на теренах України неодмінно треба звернути ува- гу на розвиток апаратури в процесі до- слідження явищ запалювання, горіння та вибуху газових сумішей. Саме тех- нологічне удосконалення лабораторно- го устаткування дозволяло вченим в НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 11 процесі досліджень застосовувати нові методики, вносити зміни в хід експери- ментів, створювати умови для подаль- ших ще ґрунтовніших спостережень. На жаль, в сучасній літературі прак- тично відсутні відомості про експеримен- тальну апаратуру, що використовувалася українськими вченими. Лише в окремих монографіях минулого сторіччя можна зустріти деякі схеми обладнання, яким вони користувалися, вивчаючи складні природні явища. Зокрема, треба відміти- ти монографію Б. Є. Долгова та Д. Г. Ли- вицького (1933 р.), де наведена фотогра- фія першої української експерименталь- ної штольні під час її випробування. Вона була побудована у 1913 році в місті Макі- ївка [1]. Дуже корисною виявилася моно- графія Г. М. Теплякова (1971 р.), в ній докладно описані життя та наукова дія- льність видатного вітчизняного вченого В. О. Міхельсона, а також приведена його експериментальна установка [2]. Але такі відомості настільки розрізнені, що основ- ною джерельною базою для вивчення іс- торичного розвитку вказаної апаратури в першій половині ХХ сторіччя мають ста- ти оригінальні роботи дослідників. Тіль- ки в них можна знайти детальний опис експериментальних установок, послідов- ність проведення експериментів, методи- чні новації тощо. Оскільки такі дані відсутні в істори- ко-науковій літературі, метою статті було з’ясування методик та вивчення апарату- рної бази, що використовували в Україні при дослідженні горіння і вибухів газо- вих сумішей. В процесі дослідження з’ясувалося також, яким чином зміна ме- тодів або удосконалення експеримента- льного обладнання може вплинути на хід одного окремо взятого дослідження. При чому досягнення мети здійснювалося на прикладі вивчення явища впливу елект- ричних полів на процеси горіння. Першим на теренах України почав вивчати такі явища професор Андрій Едуардович Малиновський [3, 4]. В 1923 він починає проводити дослі- дження, присвячене вивченню ролі за- ряджених частинок в процесах поши- рення вибухових хвиль в газових сумі- шах. А. Е. Малиновський ставить перед собою задачу: «експериментально вста- новити іонний характер передачі запа- лювання під час поширення вибухової хвилі» [5]. Для її розв’язання, користую- чись устаткуванням фізичної лабораторії при Гірничому інституті, була зібрана порівняно нескладна установка (Рис.1). За допомоги цієї установки вчений спо- дівався виявити взаємовідношення між моментом виникнення іонізації у визна- ченій точці вибухової суміші і моментом зміни тиску під час проходження через цю точку вибухової хвилі. Установка складалася з декількох залізних трубок, які були підібрані та розташовані таким чином, щоб вибу- хова хвиля одночасно проходила крізь іскровий проміжок D і створювала тиск на гумову плівку в точці Е. Мо- мент появи іонізації та крива тиску фіксувалися на стрічці хронографа реєструючими важелями А та В, ва- жіль С відмічав час появи іонізації. Також до іскрового проміжку D при- єднувався іскровимірювач F з мікро- метричним гвинтом, він допомагав зареєструвати найменші іскри, що проскакували в D. Рис. 1. Установка для реєстрації тиску та іонізації вибухових хвиль НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 12 Отримані показання хронометру не дали якісних даних, на основі яких мо- жна було б робити певні висновки. Ро- зуміючи, що з таким обладнанням не можливо розв’язати поставлену задачу, А. Е. Малиновський вирішив змінити мету дослідження. Тепер він прагнув знайти доказ електричної природи по- ширення вибуху. На його думку таким доказом можна було вважати дію елек- тричного поля на вибухову хвилю. Для постановки наступного експе- рименту А. Е. Малиновський вдоскона- лює попередню установку. Так, до пер- шої трубки, де відбувалася реєстрація тиску і іонізації, була приєднана ще од- на трубка такого ж розміру, в її середи- ні розміщувалася обклеєна станіолем закрита скляна трубка. Від станіолю на- зовні виводився ізольований дріт, при- єднаний до електрометру; таким чином був створений циліндричний конденса- тор, поле якого і повинно було діяти на вибухову хвилю. Щоб встановити елек- тричну природу поширення вибуху в газовій суміші, ступінь іонізації вимі- рювалася за допомоги іскрового промі- жку D, коли поле діяло на вибухову хвилю і не діяло. Експериментальні дані чітко вказу- вали на вплив електричного поля. Іоні- зація полум’я зменшувалася при про- ходженні вибухової хвили крізь поле циліндричного конденсатору, отже від- бувалося розрідження іонів. Крім цього, данні експериментів підтверджували гіпотезу Дж. Томсона, за якою поши- рення полум’я може бути викликане рухом електронів попереду фронту ви- бухової хвилі. Тому А. Е. Малиновсь- кий припускав, що перша стадія вибу- ху, коли вибухова хвиля рухається з по- стійною швидкістю, є процесом згу- щення іонів. У цьому випадку, кількість перенесених іонів повинна була б зрос- тати із зростанням їх концентрації в попередніх шарах суміші. А. Е. Малиновський вирішив пере- вірити, чи дійсно прискорення вибуху супроводжується згущенням іонів. Для цього треба було визначити різницю сили іонізуючого струму у містах упо- вільнення та прискорення полум’я. Такі рухи полум’я найліпше спостерігалися у тонкій, довгій скляній трубці (Рис. 2), в якій вибухова газова суміш запалюва- лася біля відкритого кінця А, пересув- ною іскрою. У кінці трубки В знаходи- лися дві також пересувні пластинки С підключені до гальванометру. Саме за допомоги цих пересувних засобів і мо- жна було виміряти іонізуючий струм в потрібному місті полум’я. Провівши декілька десятків спо- стережень, А. Е. Малиновський при- йшов до висновку, що в полум’ї знахо- диться велика кількість вільних елект- ронів, саме вони, рухаючись попереду фронту вибухової хвилі, є посередни- ками при передачі вибуху. Іони перено- сяться з одного шару в інший і дода- ються до іонів, що утворилися від міс- цевого горіння. Відбувається згущення, яке і призводить до більш швидкого за- палювання вибухової суміші, тобто прискорює вибух. З іншого боку дослі- дник припустив, якщо виловити доста- тню кількість іонів, які рухаються по- переду фронту вибухової хвилі, то не буде відбуватися їх згущення, горіння не прискориться і не перейде у вибух. Для проведення такого експериме- нту А. Е. Малиновський вніс зміни в конструкцію експериментальної уста- новки. Зміни торкнулися в першу чергу циліндричного конденсатора (Рис. 3), тепер він був розташований вертикаль- но [6]. Замість скляної трубки, в сере- дині металевого циліндру на ізоляторах розмістили металевий вкладиш, теж циліндричної форми. Гальванометр, Рис. 2. Установка для реєстрації сили іонізаційного струму НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 13 з’єднаний послідовно з батареєю аку- муляторів дозволяв визначити силу іо- нізаційного струму. За допомоги вольтметру перевірялася напруга на об- кладинках конденсатору. Використо- вуючи таку екс- периментальну установку А. Е. Малиновському вдалося спостері- гати повну зупин- ку вибуху на са- мому початку йо- го утворення. Це явище відбувало- ся, коли вибухова суміш парів бен- зину і повітря пропускалася че- рез циліндричний повітряний кон- денсатор, при на- прузі поля в 900 V і відстані між його обкладинками 2,5 мм. З появою докладної статті А. Е. Малиновського [5] в зарубіжному ви- данні починається новий етап розвитку досліджень з вивчення ролі заряджених частинок в процесах горіння та вибуху газових сумішей. Подібні експерименти були проведені багатьма науковцями, але серед них потрібно особливо відмі- тити роботи Габера та Льюіса; в свою чергу, саме їх роботи і вплинули на по- дальший розвиток наукової праці А. Е. Малиновського. Вивчаючи роботу українського вченого, Габер висловив сумніви стосо- вно правильності пояснення ним явища зупинки процесу горіння. В першу чер- гу він відкинув припущення, що тільки за рахунок відведення вільних електро- нів з полум’я процес горіння зупиня- ється. На його думку, головна причина такого явища криється у відведенні по- зитивними іонами нейтральних моле- кул до холодного негативного електро- ду, тобто відбувається передача тепло- ти від полум’я до холодних стінок тру- бки. При проведенні своїх експеримен- тів він побачив, як під впливом змінно- го поля високої частоти швидкість по- ширення полум’я зменшувалася вдвічі, тому він і зробив висновок, що поряд з електронами на процеси горіння мають вплив і позитивні іони [7,8]. Розвиваючи свою теорію відносно ролі заряджених частинок в процесі го- ріння, Габер вказував ще і на можли- вість від’єднання електронів у проміж- них продуктів горіння, а саме з ради- калів СС та СН, їх наявність в полум’ї на той час була вже повністю доведена. Виділення цих радикалів з полум’я імо- вірно стало би також причиною гасіння, вважав дослідник [6,7]. Підтверджував роль заряджених іонів і Льюіс. В його експериментах з повздовжніми полями, полум’я, як єди- не ціле, притягувалося до негативного електроду. Це явище слугувало дока- зом, що полум’я рухається в напрямку позитивних іонів. Крім того, при відпо- відному напрямку і силі поля Льюісу вдалося гасити полум’я різноманітних сумішей вуглеводнів з повітрям [9]. Звісно, роботи Габера та Льюіса зацікавили А. Е. Малиновського: по- перше, вони повністю підтверджували відкритий ним вплив електричних полів на швидкість горіння газових сумішей, по-друге, вносили деякі уточнення що- до ролі заряджених частинок в цьому процесі. Тому перед А. Е. Малиновсь- ким поставала нова – задача детально вивчити експерименти цих науковців та спробувати їх відтворити. Аналізуючи роботу Габера, А. Е. Малиновський одразу відкинув теорію тепловіддачі, за його розрахунками в змінному полі, що використовував ні- мецький вчений, позитивні іони прак- тично залишалися на місці, а та їх час- тина, котра знаходилася біля стінок трубки, не могла вплинути на процес в Рис. 3. Циліндричний конденсатор А. Е. Малиновсь- кого НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 14 цілому. Крім того, в своїх експеримен- тах А. Е. Малиновський не спостерігав ніякого відхилення полум’я, яке б вка- зувало на зближення «гарячих» части- нок зі стінками трубки. На його думку, ефект впливу змінного поля все ж таки відбувається за рахунок відведення до стінок не позитивних, а негативних іо- нів, які у тисячу разів більш рухливі. Для перевірки своєї гіпотези А. Е. Малиновський починає проводити до- слідження з новою експериментальною установкою [10]. В ній в якості джерела електричного поля високої частоти бу- ло використано спеціальний ламповий генератор (Рис. 4). Робоча довжина хвилі λ генератора знаходилася в інтер- валі 500 – 600 м, тобто частота поля до- рівнювала f = 6.105 – 5.105 пер/сек. Спостереження за впливом елект- ричного поля проводилися в конденса- торі, на зразок того що використовував Габер. За конструкцією – це вертикаль- на, клиновидна, прямокутна трубка, яку утворювали дві латунні та дві скляні пластини (Рис. 5). Така будова конден- сатора з великою поверхнею скляних стінок і малою латунних зменшувала охолоджуючу дію металевих частин. Завдяки цьому швидкість горіння без електричного поля тепер в цілому за- лежала від концентрації суміші та від поверхні фронту полум’я. Отже за та- ких умов практично повністю виклю- чалася тепловіддача. Вплив змінного та постійного елек- тричного полів на процеси горіння ви- вчався при використанні вибухових ацетилен-повітряних сумішей. Вони за- качувалися під постійним тиском до конденсатору знизу по трубці і запалю- валися у верхній його частині полум’ям спиртового пальника. Стала швидкість плину суміші досягалася приєднанням так званої «газової» установки (Рис. 6), де А – балон, в якому виготовлялася га- зова суміш, К – кран, яким регулювали об’ємну швидкість плину суміші. За допомоги таких пристроїв, а та- кож правильно підібраних швидкості плину та концентрації ацетилену в су- міші А. Е. Малиновському вдалося роз- ділити ацетиленове полум’я на зовніш- ній та внутрішній конуси. При розді- ленні полум’я на ці два конуси, зовніш- ній залишався горіти біля верхнього краю конденсатору; внутрішній же ко- Рис. 6. «Газова» установка Рис. 5. Клиновидний конденсатор Рис. 4. Ламповий генератор НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 15 нус опускався до низу, глибина його опускання залежала від концентрації ацетилену в суміші, швидкості її плину та поперечного перетину самого кон- денсатору. Дослідження проводилися саме над внутрішнім конусом, який мав в момент розділення полум’я надлишок негативних іонів. В першій серії експериментів А. Е. Малиновський, спостерігаючи за пове- дінкою внутрішнього конуса, по черзі вмикав постійне й змінне електричні поля. Послідовність включення полів змінювалася для підвищення однорід- ності експериментів, адже внаслідок коливання концентрації ацетилену з ча- сом швидкість поширення полум’я змі- нювалася, а це в свою чергу ускладню- вало порівняння отриманих даних. На підставі цього А. Е. Малиновський ви- рішує змінити хід експерименту; тепер він спостерігав дію тільки одного з по- лів на протязі витікання із балону усієї вибухової суміші. Виконавши близько 1000 експери- ментів, український вчений підтвердив результати експериментів Габера. В нього також за даними експерименту виходило, що вплив постійного поля приблизно вдвічі більший ніж змінного. Але спостерігаючи за швидкістю по- ширення полум’я, коли внутрішній ко- нус опускався до самого низу конден- сатора, він не спостерігав зазначене Га- бером уповільнення горіння. Хоча в цьому разі напруженість поля і охоло- джуюча дія стінок збільшувалися. З ін- шого боку використовуючи формулу для обчислення максимального відхи- лення іонів [11] Xmax= ωЕ/πdf, де ω – рухливість іону, f – частота електричного поля, d – відстань між пластинами конденсатору, Е – ампліту- дне значення напруження на пластинах конденсатору, А. Е. Малиновський під- рахував, при значеннях ω=1, f=5.105 герц, Е=1680 V, d=0,7 см, відхилення позитивних іонів буде дорівнювати 1,5.10-3 см. Відповідно, під час дії змін- ного електричного поля вони не дося- гали пластин конденсатору, отже не відбувалося їх усунення з полум’я, а значить, вони не могли впливати на швидкість горіння. Таким чином, А. Е. Малиновський спростував твердження Габера, що полум’я гасне в наслідок передачі тепла і що головну роль в по- ширення полум’я грають позитивні іо- ни; навпаки, підтвердилася його гіпоте- за щодо ролі негативних іонів. Наступним кроком в дослідженні впливу змінних полів на горіння вибухо- вих газових сумішей було проведення експериментів з більш високочастотними полями (f=105 – 0,8.107 герц). Вони про- водилися з тією ж установкою, лише був замінений генератор (Рис. 7). Тепер його робоча довжина хвилі змінювалася в ін- тервалі від 35 м до 60 м, що відповідало необхідним частотам поля. Результати проведеного дослі- дження А. Е. Малиновський описує у звіті 1934 року [12]. Він пише: «Проде- ланы контрольные опыты влияния час- тоты переменного электрического поля на скорость горения смеси 25% С2Н2+ воздух с 3000 – 35 м. Получены резуль- таты. Наиболее заметная разница влия- ния частоты на скорость горения из всех нами взятых частот наблюдались для частоты 105 и 0,8.107. Процент уменьшения скорости горения газа при частоте в 0,8.107 около 1% и при частоте 105 – 6,7%. На основании этого можно Рис. 7. Ламповий генератор високої частоти НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 16 заключить, что с увеличением частоты эффект влияния на скорость горения уменьшается». Отже з цього випливає, що із збі- льшенням частоти електричного поля його вплив поступово зникає і при зна- ченні f = 8.107 є практично непомітним. Зважаючи на такі дивні обставини, А. Е. Малиновський припускав, якщо і далі збільшувати частоту поля, то мож- ливо дія поля змінить свій знак, тобто відбудеться зворотне явище – приско- рення горіння. Але подальші дослі- дження А. Е. Малиновський доручив своїм співробітникам В. С. Росихіну та В. П. Тимковському. Для проведення такого досліджен- ня ними були сконструйовані два нові генератори [14]. Перший генератор був дволамповий, коливальний контур яко- го представляв собою лехерову систему (Рис. 8). Цей генератор давав можли- вість дослідникам змінювати довжину хвилі в інтервалі λ=8,7м – 33,5м. Він підключався безпосередньо до конденсатору, який побудував ще А. Е. Мали- новський (Рис. 5). Як і в попере- дніх досліджен- нях, В. С. Росихін з В. П. Тимковсь- ким в ході прове- дення експериме- нтів використову- вали 25% ацетил- ен-повітряну су- міш і підібрали таку швидкість її плину, що полум’я роздвоювалося на зовнішній та внутрішній конуси. Зро- бивши низку експериментів і спосте- рігаючи за поведінкою внутрішнього конусу, вони виявили, що вплив еле- ктричного поля при частоті f = 1,5 . 107 – 1,6 .107 герц практично зникає, починаючи з частоти f = 1,9 . 107 герц спостерігається прискорення горіння, а вже в ультрависокочастотному полі f = 3,4 . 107 герц прискорення горіння збільшується на 20 %. Другий генератор дослідники ви- користали для проведення досліджень з конусоподібною трубкою. Він був зі- браний за видозміненою схемою Холь- борна (Рис. 9) і мінімальна ро- боча довжина хвилі цього ге- нератора дорів- нювала 3,46 м. Його з’єднали з контурним кон- денсатором, між пластинами якого і була розташована трубка. В про- цесі такого екс- перименту В. С. Росихіну також вдалося спосте- рігати приско- рення горіння під впливом ультрависокочастотного поля. Коментуючи дані експерименту, В. С. Росихін припускає, що ефект прискорення горіння газової суміші в ультрависокочастотному полі пов’я- заний напевно з резонансним обміном енергії між електронами та молекула- ми реагуючої суміші. Щоб перевірити свої здогади, він в 1940 році проводить спектральне дослі- дження ацетилен-повітряного полум’я. Метою такого дослідження було вста- новлення природи прискорювального ефекту ультрависокочастотного поля за допомоги спектрального методу [14]. Ще наприкінці 20-х років минулого сторіччя було відомо, що активною зо- ною горіння в полум’ї вуглеводнів є вну- трішній конус, який найбільш інтенсивно випромінює різноманітну за довжиною хвилі радіацію. Спектральний аналіз про- ведений Бонгоффером, Габером та Лаує- ром показав, що у внутрішньому конусі знаходяться вільні радикали: СС, СН, ОН, СN та CN3. Характерною особливіс- тю цих радикалів являється їх короткоча- сне існування, а також велика схильність до вступу в реакції, таким чином їм при- писали роль активних центрів, завдяки яким продовжується горіння. В свою чер- Рис. 8. Генератор за схемою Лехера Рис. 9. Генератор за схемою Хольборна НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 17 гу проводячи аналіз попередніх дослі- джень В. С. Росихін робить висновок, що в полум’ї, яке знаходиться в ультрависо- кочастотному полі, підвищується конце- нтрація активних центрів, завдяки цьому і відбувається прискорення горіння. При проведенні експериментів з внутрішнім конусом стаціонарного аце- тилен-повітряного полум’я потрібно було добитися, щоб вплив на полум’я різних зовнішніх чинників був зведе- ний до мінімуму. Таким вимогам відпо- відав сконструйований В. С. Росихіним, для розділення полум’я, конденсатор- пальник (Рис. 10). Він складався з квар- цової трубки, всере- дині якої були роз- ташовані латунні клиноподібні елект- роди і був з’єднаний послідовно із термо- амперметром, а та- кож кондуктивно зв’язувався з високо- частотним ламповим генератором. Фото- графування спектру відбувалося за допо- моги спектрографа Хильгера. Як і в експери- ментах А. Е. Мали- новського для подачі газової суміші до конденсатору В. С. Росихін використо- вував «газову» уста- новку (Рис. 11). Ацетилен з балону че- рез вентиль Р потрапляв до ацетилен- повітряного пальника Г, в свою чергу повітря до цього пальника поступало із буферного балону Б, куди закачувалося повітряним нагнітачем В. Для з’ясування ролі вільних ради- калів в процесах прискорення горіння, при проведенні експерименту фотогра- фувався спектр полум’я, як з ультрави- сокочастотним полем, так і без нього. Як і в попередніх дослідженнях, істотне прискорення горіння починалося тільки з частоти поля f = 3,4 . 107 герц, коли ж частота поля знижувалася прискорення було ледве помітними, навіть у випадку видимого розряду іскри у внутрішньо- му конусі (f = 2,5 . 107 герц). Порівнявши фотографії спектрів полум’я для обох випадків, В. С. Роси- хін помітив, що крім групи смуг, які належать радикалам С2(5635 – 4364 Å) та СН (4314 Å), в ультрависокочастот- ному полі з’являються ще чотири смуги в інтервалі від 4060 до 3900 Å, а особ- ливо помітне підвищення інтенсивності спостерігалося для смуги СН 3900 Å. Ці смуги у точності збігалися зі смуга- ми спектру при ультрависокочастотно- му розряді в повітрі. Отже наступним етапом дослідження було порівняння спектру полум’я при високочастотному розряді, який відбувався у внутрішньо- му конусі, в спектру полум’я у ультра- високочастотному полі при прискорен- ні горіння. Виявилося, що в спектрі по- лум’я високочастотного розряду знахо- диться ще декілька смуг, розташованих в інтервалі від 4811 до 4060 Å. Таким чином наявність вільних радикалів в полум’ї та їх поява при накладанні уль- трависокочастотних електричних полів підтверджувала, що вони безумовно ві- діграють не останню роль в процесах поширення полум’я. Взагалі в першій половині ХХ сто- річчя дослідження процесів запалюван- ня, горіння та вибуху набувають стрім- кого розвитку. Основною їх метою бу- ло вивчення природи такого складного та одночасно цікавого явища, як горін- ня. Проводячи різноманітні експериме- нти, дослідники вносили нові, ще неві- домі елементи в загальну картину цього явища. Осторонь таких досліджень не Рис. 10. Кон- денсатор пальник А. Е. Мали- новського Рис. 11. Газова установка, зібрана В. С. Росихіним НАУКОВІ І ТЕХНІЧНІ ДОСЯГНЕННЯ МИНУЛОГО ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 3 18 стояли й українські вчені. Помітною фігурою вирізняється серед них профе- сор Дніпропетровського Фізико- технічного інституту Андрій Едуардо- вич Малиновський. Саме він один з пе- рших на теренах України почав прово- дити експерименти, вивчаючи процеси горіння газових сумішей. Досліджуючи вплив електричного поля на швидкість горіння, йому вдалося експерименталь- но довести електричну природу горін- ня. Неочікуване встановлення зупинки горіння в електричному полі викликало в світовій науковій спільноті неабиякий інтерес. Між ним і німецьким вченим Габером виникає так би мовити диску- сія, яку детально описує А. Е. Мали- новський. В процесі такого діалогу і починає змінюватися методика дослі- дження українського вченого, з нею ж відбувається і удосконалення експери- ментального обладнання. З іншого бо- ку, в ході проведення експериментів дослідник виявляв, що зібрані ним установки мають деякі технологічні не- доліки, які в цілому впливають на спо- стережувані ним явища горіння. А це, в свою чергу, приводило до удоскона- лення обладнання, що використовува- лося і зміни методів досліджень. Отже зміна методів дослідження або удоско- налення експериментальної апаратури давали нові можливості для подальшо- го більш глибокого вивчення процесів, що відбуваються при горінні, вибуху та запалюванні. За допомогою таких змін науковці експериментально підтвер- джували чи спростовували теоретичні гіпотези і таким чином сприяли розвит- ку та поглибленню знань з фізики го- ріння та вибуху. Бібліографічні посилання 1. Долгов Б. Е. Взрывчатость камен- ноугольной пыли / Б. Е. Долгов, Д. Г. Левитский // Харьков – Одесса: Вугілля і руда, 1933. – 368 с. 2. Тепляков Г. М. Владимир Алексан- дрович Михельсон./ Г. М. Тепляков // – М. 1971. –88 с. 3. Развитие физической химии на Украине. – К.: Наук. думка., 1989. –261 с. 4. Савчук В. С. Нариси з історії фізи- чних досліджень на Дніпропетровщині (1917 - 1945) / В. С. Савчук // Дніпропет- ровськ ДДУ., 1997. – 68 с. 5. Малиновский А. Э. Ионизация во взрывной волне. / А. Э. Малиновский // Из- вестия Екатеринославского горного инсти- тута. 1924. – 14. – ч.2 – С. 567 – 578. 6. Малиновский А. Э. Роль заряжен- ных частиц в процессах горения и взрыва / А. Э. Малиновский // «СОРЕНА», 1934. – вып.7 – С. 24 – 37. 7. Малиновский А. Э. О влиянии электрического поля на процессы горения в газах / А. Э. Малиновский, Ф. А. Лавров // Журнал физической химии, 1931. – т.2. – вып. 3 – 4. – С. 530 – 534. 8. Скалов Б. Роль заряженных частиц в распространении пламени/ Б. Ска- лов, А.Соколик // Журнал физической хи- мии,1934. – т. 5. вып.5 – С. 619 – 624. 9. Лавров Ф. А. Влияние продольного поля на процесс горения газовых смесей/ Ф.А. Лавров, А.Э. Малиновский // Журнал физической химии, 1933. – т.4. – вып. 1. – С.104 – 107. 10. Малиновский А. Э. Влияние пере- менного электрического поля высокой час- тоты на скорость горения газа / А. Э.Малиновский, В. С. Россыхин и В. П. Тимковский // Журнал эксперименталь- ной и теоретической физики, 1934. – Т. 4. – вып. 2. – С. 183 – 188. 11. Малиновский А. Э. Влияние часто- ты электрического поля на скорость горения газа./ А. Э.Малиновский, В. С. Россихин и В. П. Тимковский //Журнал эксперимен- тальной и теоретической физики, 1934. – вып. 7. – С. 744 – 746. 12. Центральний державний архів ор- ганів влади і управління (м.Київ). – ф. 806, оп. 1, спр. 2288. – 9 Арк. 13. Россихин В. С. Влияние ультрако- ротких волн на скорость горения газовой смеси./ В. С. Россихин и В. П. Тимковский //Журнал экспериментальной и теоретиче- ской физики, 1935 – вып. 8. – С. 767 – 769. 14. Россыхин В. С. Спектральное ис- следование ацетилено-воздушного пламени в ультравысокочастотном поле / В. С. Рос- сыхин и В. П. Тимковский // Журнал экспе- риментальной и теоретической физики, 1940. – Т. 10. – вып. 12. – С. 1446 –1449.

Становлення в Україні апаратурної бази і методів дослідження з фізики горіння та вибуху

Institution

Ähnliche Einträge