Марк Волынский - Необыкновенная жизнь обыкновенной капли

В те годы у нас в институте хорошо действовал тра­диционный тандем: научный работник—студент (или практикант). Разница в годах была не столь уж велика, а интерес к познанию общий. Мы вместе готовили и проводили эксперименты, на пару работали за микро­скопом, измеряя капли: один сидел над окуляром, дру­гой записывал. Полезны были «летучие» обсуждения результатов опыта, иногда сразу после запуска, прямо возле еще неостывших камер и не дождавшись, когда высохнут фотопленки. Ребята не могли найти таких знаний ни в одном учебнике, да их тогда просто и не было. Это в немалой степени побуждало к творчеству, и ребята иногда сами приходили к неожиданным, ориги­нальным идеям и решениям. Люди к нам, технарям, как говорится, валом валили. Нынче, говорят, совсем не то, молодежь будто бы поостыла к техническим ву­зам и техническим факультетам. Ну что ж, «другие дни, другие сны!» Раньше пленяли заоблачные высоты и стремительные скорости летательных аппаратов, несу­щих человека, сейчас центр внимания — сам человек. Молодежь идет в медицину, генетику, биохимию, психо­физиологию; по-видимому, там восходит заря новой на­учной эры.

Другим повседневным помощником и спутником на­учного работника был механик стенда — фигура в на­шей работе весьма заметная. Стендовая установка час­то являлась уникальной, со сложным оборудованием, с мощной энергетикой. Изобретательская сметка меха­ника, его предложения по техническому оформлению эксперимента оказывались очень ценными, и я всегда подробно знакомил механиков своих стендов с общей задачей исследования. Помню, проводились опыты с распыливанием в сверхзвуковом потоке — явлением тогда малоизученным. Потребовался миниатюрный жаростой­кий распылитель, способный выдержать натиск струи газа с температурой более 2500 К. Существовавшие конструкции не вписывались в тесные рамки требуемых размеров. Модели, сконструированные в КБ лаборато­рии, сгорели одна за другой, брызнув кометным хвостом расплавленного металла. Я предложил эту задачу ра­ботавшему со мной механику Сереже Любимову, и через неделю появилось миниатюрное устройство. Для самого теплонапряженного лобового участка он сумел выто­чить маленькое острие из тугоплавкого вольфрама и за­прессовать его в корпус — операция ювелирная. «Ай да Сережа, распылитель подковал!» Все диву давались, как удалось изготовить это крошечное острие из такого трудно обрабатываемого материала. Остроумная кон­струкция использовала для охлаждения саму распыливаемую жидкость. Я теперь имел отличный распыли­тель, а механик — премию за рационализаторское пред­ложение.

Но изобретательность изобретательности рознь. Рас­скажу эпизод, случившийся в одном институте другого ведомства. Механик поспорил с приятелем, что вынесет незаметно через проходную пятидесятикилограммовую наковальню. И вот двое повели под руки через проход­ную заболевшего товарища, едва передвигавшего ноги, видимо, с высокой температурой — багровое лицо было все в поту. Их незамедлительно пропустили в медсан­часть. По выходе с территории товарищ сразу выздоро­вел, как только с его шеи сняли подвешенную на кана­те и пропущенную между ног тяжеленную наковальню. Обратно ее несли уже втроем. Польза от такой «изобре­тательности» никакая, разве что дала пищу для остря­ков и «информацию к размышлениям» для вахтеров.

Описанный мною в начале метод измерения разме­ра капель с помощью радуги обладал невысокой точностью. На смену ему пришли различные способыулавливания капель, в частности разработанный груп­пой исследователей во главе с инженером К. Н. Ерастовым способ получения отпечатков капель на слое сажи, покрытом парами магния — магнезии. Яркая многоцвет­ная радуга — и прозаическая черная сажа. Что подела­ешь: когда речь идет о точности эксперимента, вопросы эстетики отодвигаются на задний план.

Ударяясь о пластичное покрытие сажи с парами магнезии, капли жидкости не разрушались, оставляя на саже аккуратный кружочек — след. Мягкость покрытия сочеталась с прочностью, сажа не сдувалась потоком. После эксперимента в окуляре микроскопа была видна четкая контрастная картина — черные кружки на сереб­ряном фоне магнезии, что облегчало кропотливые изме­рения: ведь в пробе иногда приходилось обрабатывать до 2000—3000 отпечатков.

Применение этого метода позволило ответить на са­мые неотложные вопросы, но вообще — и этот вопрос встает для каждого метода — оставалось неясным, какое число частиц нужно измерять, чтобы знать, «сколько кого» в общей массе капель? Другими словами, какая проба уловленных частиц представительна, чтобы верно судить о всем спектре? Проще всего сказать: берите пробу побольше, подойдете к истине ближе. Но попро­буйте просидеть, склонившись над окуляром микроско­па, неделю за неделей, измеряя и подсчитывая десятки тысяч капель, до боли в глазах! И вот некоторое время спустя инженеры одной из английских нефтяных фирм предложили метод парафинового моделирования (затем усовершенствованный у нас).

Метод в своем роде уникален, поскольку позволяет оперировать не с выборочной пробой, а со всем необо­зримым множеством капель, вылетающих из форсунки, скажем, за секунду.

Взамен исследуемого керосина распыливают пара­фин, который в расплавленном состоянии при опреде­ленной температуре нагрева очень близок к керосину по ряду физических констант (удельный вес, поверхност­ное натяжение, вязкость). Вылетающие частицы быстро охлаждаются, и все их можно уловить. Но что дальше делать с ними? Частички, во-первых, слипнутся друг с другом; во-вторых, как их рассортировать по размерам? В специальных опытах подобрали жидкость — раствор этилового спирта,— где парафиновые капли, окутанные тонкой пленкой, практически не слипаются. Затем спирт с каплями пропускали через «этажерку» пронумерован­ных сит с ячейками известных размеров — от самой крупной в верхнем сите до самой мелкой в нижнем. Сита с каплями просушивали, взвешивали, находя для каждого сита массу задержанных им частиц (число из­меряемых капель составляет несколько миллионов при общем их весе всего около десяти граммов).

В результате отнесения веса частиц на каждом сите к суммарному их весу оказывается возможным постро­ить распределение капель в спектре по размерам в за­висимости прежде всего от давления подачи.

Метод парафинового моделирования позволил упра­виться со всем множеством капель и подтвердил пред­ставительность выбиравшейся ранее пробы частиц в на­ших опытах. Из-за своей сложности он не мог приме­няться повседневно, но остался как эталонный, дающий «истинную каплю в последней инстанции».