Бирюк В.В. Учёный, познавший тайну вихря

>> 60-летие СГАУ >> От КуАИ до СГАУ: сборник очерков в формате pdf >> От КуАИ до СГАУ: сборник очерков в формате HTML >> Содержание

Бирюк В.В.

"Смерчи, тайфуны, ураганы несут в себе огромные запасы энергии. Эта энергия чаще всего расходуется на разрушение и несёт с собой беды и печали. Но если найдется человек, который в момент зарождения смерча сможет пробиться на лихом скакуне в центр вихря и взмахом сабли разрубить поток воздуха, то смерч рассыплется и тайфун будет остановлен. На сабле останутся капельки влаги (кровь урагана), а смельчак приобретет энергию, которую он сможет использовать для созидания на пользу людям".

Слова этой восточной легенды Александр Петрович Меркулов приводил в книге о вихревом эффекте энергетического разделения газов.

Именно таким человеком, приоткрывшим тайну зарождения смерча, победившим разрушительную силу закрученного газового потока и заставившим вихрь служить людям, был заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор А.П. Меркулов.

"Действительно, осевой градиент давления вызывает эффект перемещения газа (и не только его) вдоль вертикальной оси смерча. Уменьшение давления в центре вихря, приводит к снижению температуры. И на металлическом предмете остаются капельки конденсата". Эти слова профессора заставляли студентов внимательно присматриваться к явлениям, происходившим вокруг, и пытаться объяснить их.

Военное лихолетье оставило глубокий след во всей жизни Александра Петровича.

1921 год рождения для Саши, как и для большинства рабочих мальчишек, стал годом бойца. Аттестат зрелости с золотой медалью давал возможность сыну рабочего завода "КАТЭК" поступить в Ленинградский политехнический. Но условия перед Александром поставили жёсткие: или стипендия или общежитие. Выбрал общежитие. Деньги на жизнь зарабатывал по ночам на предприятии “Светлана”, сколачивая ящики в тарном цехе. Но вскоре, в 1939 году, Александр был призван на военную службу. Освобождал Западную Белоруссию, воевал с финнами в 1939-1940 гг., и затем пять лет на фронтах Великой Отечественной.

Особенно крепко досталось бойцу Меркулову во время трёх десантов (он говорил, что это стали практически дни рождения). Десант 1941 года через Керчинский пролив из Туапсе в Крым, десантирование обратно и десант на Волге в осажденном Сталинграде, когда с "острова Людникова" он пробрался с донесением в штаб Чуйкова. Затем фронтовые дороги бойца прошли через Курск, Киев, Брест, Варшаву, Кенигсберг, Штетин, Росток.

Победа!!! Старшину Меркулова направляют на учёбу в офицерское училище. "Нет! Я хочу учиться в институте". После бурных дебатов с начальством, закончившихся гауптвахтой, его демобилизовывают, и в 1946 году он становится студентом второго (моторостроительного, ныне двигателей летательных аппаратов) факультета Куйбышевского авиационного института.

Учиться Александр Петрович любил и умел. Фронтовой шофёр А. Меркулов тянулся к технике. Увидит незнакомую марку машины и, пока не узнает, чем она отличается от той, которой управлял он, не успокоится.

В детстве Александру очень хотелось снимать, но денег на фотоаппарат в семье не было. Пришлось этот аппарат сделать самому, правда, без линзы. Но снимки получались хорошие. В семье не было радиоприемника. В седьмом классе решил и эту проблему: соорудил детекторный и слушал Москву. Модели его самолётов и планеров летали дальше всех моделей школьных друзей. Поэтому учёба в КуАИ была ему в радость. Страстный автомобилист, фотограф, охотник, рыбак, человек с умелыми руками мастера - таким помнят его (студента в военной форме) бывшие однокашники.

Диплом с отличием, работа в опытно-конструкторском бюро Н.Д. Кузнецова, аспирантура у В.М. Дорофеева - учился, работал и изобретал, выдумывал, строил.

"Полгода размышлял, как горит капля!" Его первоначальная тема диссертации - горение топлива, затем с восторгом рассказал Виталию Митрофановичу об удивительных явлениях, происходящих в закрученных газовых потоках. С тех пор научная звезда Александра Петровича высветила много граней в эффекте Ранка-Хилша. Защита в 1956 году кандидатской диссертации, организация конструкторского бюро (КБ) по вихревым аппаратам, вертолетного студенческого КБ, позднее СКБ-2, позволили подобрать на работу талантливых и увлечённых людей.

Созданная в 1958 году А.П. Меркуловым отраслевая научно-исследовательская лаборатория N 9 тепловых двигателей и холодильных машин (ОНИЛ-9 Министерства авиационной промышленности) проводила большую работу по теоретическим и экспериментальным исследованиям вихревого эффекта, разработке и внедрению вихревых аппаратов в производство. Эффект Ранка-Хилша кажется очень простым: в трубу перпендикулярно её оси подаётся сжатый газ. Через одно отверстие трубы выходит газ охлаждённый, через другое - подогретый. В 1931 году Ж. Ранк сделал доклад Французскому физическому обществу об этом эффекте. В нём усомнились и о нём забыли. Вновь интерес к этому явлению проявился в 1946 году после работ Р. Хилша. В СССР первые исследования вихревого эффекта были проведены в Одессе профессорами Д.С. Мартыновским и В.П. Алексеевым, в Москве - под руководством доктора технических наук М.Г. Дубинского и профессора А.Д. Суслова.

С 1953 г. по 1969 г. в Куйбышевском авиационном институте были получены первые результаты описания физической сути этого явления. Сложнейший газодинамический процесс тепломассообмена в закрученном потоке для своего изучения требовал времени, упорства, целеустремленности. По ходу исследовательских работ создавалось новое уникальное оборудование. Начинали исследования втроем, затем штат ОНИЛ-9 достигал 80 человек с полумиллионным объёмом работы по заказам промышленности. Работу ОНИЛ-9 знают специалисты не только стран СНГ. Александр Петрович одним из первых специалистов КуАИ в 1960 году был направлен на годичную стажировку в Принстонский университет (США). В Принстоне тоже интересовались эффектом Ранка, но дела шли неважно. Вихревые трубы работали неэффективно, необходимую для исследования аппаратуру создать не удавалось. В довершении всего с прибытием А.П. Меркулова кончились деньги, отпущенные на работу. "Нужна система осушки воздуха", - поставил диагноз доцент из КуАИ. "Как это?", - удивленно выдохнули американские коллеги. Пришлось показать. Выточил в мастерских несколько сложных деталей, произвел сварку. Эксперимент прошёл блестяще.

Александра Петровича приняли почётным членом (без вступительного взноса) Американского общества инженеров-механиков. Знаком общества "Сигма-Кси" Алекс, как звали его зарубежные коллеги, очень гордился. Из дальней командировки он привёз идеи о новом виде вихревой трубы - самовакуумирующейся. Эта труба позволяла получать огромные перепады температуры (до 150°С) в центре вихря по отношению к температуре входящего газа.

К 1969 году теоретическое обоснование физической сути вихревого эффекта было готово. Вышла его монография "Вихревой эффект и его применение в технике". Гипотеза взаимодействия вихрей позволила рассчитывать предельные характеристики вихревых труб, дала возможность выбирать оптимальную конструкцию охлаждающего устройства в зависимости от условий эксплуатации. Один из первых выпускников КуАИ, защитивший докторскую диссертацию, А.П. Меркулов становится заведующим кафедрой теплотехники и тепловых двигатели. Этой кафедрой Александр Петрович заведовал 21 год.

На базе ОНИЛ-9 с 1973 г. по 1993 г. прошли шесть всесоюзных научно-технических конференций по вихревому эффекту.

Труды этих конференций, как и монография А.П. Меркулова, были востребованы специалистами и почти сразу же становились библиографической редкостью. В решениях трёх последних конференций к неизменному председателю оргкомитета профессору А.П. Меркулову высказывалась просьба переиздать монографию. И в 1997 году в Самаре вышло в свет её второе переработанное и дополненное издание.

Диапазон научных интересов профессора А.П. Меркулова был чрезвычайно широк. Это ранцевый вертолёт и автожир, приборы для медицины и охлаждения шампанского, осушители-пистолеты и регенеративные осушители, вихревой карбюратор и установка для увлажнения воздуха в теплицах "Туман", термос для хранения биологических препаратов в сельском хозяйстве и система охлаждения рубина лазера, стенд для тарировки эталонных гигрометров "Полюс" и вихревой гигрометр, отсасывающий аппарат "Вихрь"и вихревая моющая установка.

Целая серия лабораторных работ для вузов по циклам: термодинамика, тепломассообмен, механика жидкости и газа, вихревой карбюратор и сильфонные холодильные машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, электрохимический генератор и многое, многое другое.

Каждая разработка имеет свою историю, но почти все они нашли применение в технике. При всём этом Александр Петрович успевал руководить областным обществом "Знание" и был очень доступен и общителен. Студенты и изобретатели, учёные и инженеры часто становились его единомышленниками и соратниками по научному поиску. Под его руководством были защищены 35 кандидатских диссертаций, четверо его учеников защитили докторские диссертации. Манера общения у Александра Петровича очень интеллигентная и уважительная.

На занятия по курсовой работе пришли несколько преподавателей. Группа разбита по спискам, выдаются задания. "Послушайте, ребята! Кто хочет сделать нестандартный проект по разработке вихревой системы кондиционирования для легкового автомобиля? Подходите ко мне!". Трое студентов подошли к Александру Петровичу. Работы у каждого было на три проекта. Но в результате рассчитали и спроектировали вихревую систему кондиционирования для автомобиля ГАЗ-21-"Волга". Кстати, двое из этих студентов стали докторами технических наук* .

Разработанные Александром Петровичем вихревые установки для мойки поверхности сыграли большую роль при ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы. Каждая установка очищает в минуту четыре квадратных метра заражённой поверхности, не размывая пятна и не разбрасывая моющего раствора, а собирая всё в закрытую емкость. Четыре метра в минуту. 240 квадратных метров в час. Вихревые головки куйбышевцев хорошо поработали на Чернобыльской атомной станции. Они дезактивировали стены, потолки, полы служебных помещений, многократно снижая, а часто приводя и к нулю степень радиоактивной заражённости поверхностей.

Как известно, в борьбе за очищение зоны Чернобыльской атомной станции принимало участие много военной техники. В зонах повышенной радиации действовали бронетранспортеры. Они несли радиоактивную пыль на колёсах, на крыльях, на радиаторах, на внешней облицовке. И дезактивационные моющие установки куйбышевцев тут оказались более чем кстати.

Комиссия по ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы особо отметила роль меркуловских аппаратов в создании нормальных условий работы в боевых закрытых машинах. Фронтовые дороги, пронизывающая пыль Чернобыля постоянно напоминали профессору о пройденных путях. Работать становилось всё труднее, но Александр Петрович не сдавался. Организованный им научно-производственный кооператив "Вихрь" изготавливал лабораторные стенды для многих российских и зарубежных вузов. Научно-производственное предприятие "Тапир" под руководством А.П. Меркулова разрабатывало вихревую технику для агропромышленного комплекса.

В 1997 году по решению правительства А.П. Меркулов награждается Почётной грамотой за работу по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Он в то время находился в санатории. Из университета приехала делегация, чтобы вручить ему грамоту, но профессора найти не смогли и грамоту вручили в другой раз. Мы шутили: "Боец Меркулов опять в самоволке в свободном поиске". "Нет, что вы, я просто уснул на процедуре и ничего не слышал". А голубые глаза профессора при этом задорно улыбались. В это время он в библиотеке проектировал изотермический утюг...

Если говорить серьёзно, то вклад профессора А.П. Меркулова в развитие второго факультета КуАИ-СГАУ трудно переоценить. Школа А.П. Меркулова внесла очень много интересного и ценного в научные достижения (особенно по исследованию вихревого эффекта), в учебный процесс (создание лабораторной базы), в подготовку кадров высшей квалификации.