Читаем Пламя и взрыв полностью

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.