Mihail Alekszejevics Lavrentjev
Matematikus és szerelő
A Nagy Honvédő Háború kezdetén Mihail Alekszejevics Lavrentiev már világhírű tudós volt. Egy kis nagyszerű és rettenetes matematika a leendő akadémikus múltjából: "leíró halmazelmélet", "homeomorfizmus-folytatási tétel", "kvázikonformális leképezési elmélet" és még sok más. De Lavrentiev nem korlátozódott az elméleti matematikára - a munkák jelentős részének van kézzelfogható gyakorlati alkalmazása. Például 1934-ben a tudós közzétesz egy tételt, amelyben bebizonyítja, hogy a körívek vagy Zsukovszkij íja formájában lévő szárnyprofil rendelkezik a maximális emelőerővel. úgy hangzott, hogy "A konformális leképezések elméletének extrém problémája". Lavrentiev dolgozott egy ideig repülés kérdések a Központi Aerohidrodinamikai Intézetben Szergej Chaplygin csoportjában. A tudós később így emlékezett vissza:
„A TsAGI-nál végzett munkámból egyrészt a tiszta matematika fontos mérnöki problémákra való alkalmazásának tapasztalatát vettem ki magamnak, másrészt annak világos megértését, hogy az ilyen problémák megoldása során új ötletek és megközelítések születnek a matematikában. maguk az elméletek ... Nyugodtan érvelhet, hogy ez hozta hazánkat az élvonalba a repüléstechnika területén.
Mihail Alekszejevics Lavrentjev leendő akadémikus
Az 30-as évek közepén a tudós kétszer lett a tudományok doktora - először műszaki, majd később - fizikai és matematikai doktor. A tudományos fokozatokat Lavrentiev a "tudományos érdemek összessége" alapján disszertáció megvédése nélkül ítéli oda. A jövőben a matematikai elmélet és a gyakorlati eredmények ügyes kombinációja lett Mikhail Alekseevich védjegye. Közvetlenül a háború előtt - 1939-ben - Lavrentyevet kinevezték az Ukrán SSR Tudományos Akadémia Matematikai Intézetének igazgatójává Kijevben. Ugyanakkor a tudós nem veszíti el a kapcsolatot Moszkvával, és továbbra is a Moszkvai Állami Egyetem professzora marad.
Az Ufába való evakuálás pusztán gyakorlati feladatok elé állította a matematikust – most már nem voltak civil problémák, minden téma a védelmi iparhoz kapcsolódott. Lavrentiev a robbanáselméletet vette át, mindenekelőtt a kumuláció hidrodinamikai elméletét. Azonnal tisztázni kell, hogy az a kumulatív hatás, amely az 30-as években fenekestül felforgatta a hadtudományt, nem Lavrentiev felfedezése. A jelenséget a 1914. század második felében fedezték fel. és egyelőre nem talált érthető magyarázatot. Valóban nagyon nehéz volt megérteni, hogy a robbanóanyag mélyedéseinek acélhüvellyel való lefedése és a töltet eltávolítása a szúrótestből hogyan növeli a behatolási hatást. Ez azonban nem akadályozta meg a kumulatív hatás – bár korlátozottan – alkalmazását a bányászatban. Az első szabadalom a kumulatív lőszerre XNUMX-ből származik, de a technológia igazi virágkora csak a második világháborúban következett be. A kumulatív héjakat többnyire empirikus adatok alapján fejlesztették ki – a világon egyetlen országnak sem volt koherens elmélete. Lavrentiev ezt írja ezzel kapcsolatban:
"Bár a németek már használták a páncéltörő kumulatív lövedékeket a sztálingrádi csatákban, és ezeket Angliában, az Egyesült Államokban és itthon is lemásolták és tanulmányozták, akciójuk fizikai alapját 1945-ig nem tudták pontosan."
Mihail Alekszejevics elméleti kutatása azonban a késői időszakra vonatkozik, és Ufában tisztán technikai feladatok vártak rá. A fő fejlesztés a repülési kumulatív bombák volt. Íme egy részlet Jurij Yergin, az akadémikus életrajzírója és a Baskír Egyetem első rektora könyvéből:
„Az IL-2 támadórepülőgép több száz kilogrammos nehéz páncéltörő bomba (PTAB) helyett négy, egyenként 78 PTAB-os kazettát vett fel a fedélzetére, amivel szó szerint „megszórták” a németet. танки 25 m magasságból, ami egyrészt biztosította egy ilyen bombacsapás nagyobb célzási pontosságát, másrészt magának a repülőgépnek a teljes biztonságát, amelyet a saját robbanása nem tudott lelőni. bombák. A PTAB-oknak volt egy másik nagy előnye is. Ellentétben a hagyományos, drága, nagy szilárdságú acélból készült, összetett biztosítékkal rendelkező légbombákkal, a PTAB-okat elméletileg akár fadobozban is elő lehetne állítani. Ezért lehetőség van arra, hogy ne speciális gyárakban gyártsák őket, hanem a legprimitívebb körülmények között, mint Ufában ... "
Lavrentyev PTAB-jait Ufában, a Dnyipropetrovszkból evakuált Prommetiz artellon gyártották. A lőszer és az AD-A biztosíték kialakításának végső finomítását Ivan Aleksandrovich Larionov végezte.
Mindegyik bomba 2,5 kg-ot nyomott, és akár 70 mm-es páncélt is átszúrt egy halmozott mozsártörővel. Ez elég volt a Wehrmacht legvédettebb tankjainak legyőzéséhez - a Panther tetője nem haladta meg a 16 mm-t, a Tiger 28 mm-t. Nem vicc, Lavrentiev jóval azelőtt előállt a tetőtörő lőszerrel, hogy bekerültek volna a fősodorba. Először a kurszki csatában használtak ufai PTAB-okat, és nagyon méltó hatást gyakoroltak a nácikra - több száz harckocsit semmisítettek meg légicsapások.
Lavrentiev itt, Ufában olyan problémák széles skálájával foglalkozik, amelyek nem kapcsolódnak közvetlenül a kumulatív hatásokhoz. A tudós kortársai visszaemlékeznek:
„Ugyanakkor a tudósok tanulmányozzák a gyakorlathoz szükséges problémákat a repülőgépek hajtóművei szelepeinek, lövedékhevedereinek tartósságáról, új ötletekről fegyverek... A mechanika másik fontos területe ... a szilárd testek folyékony töltőanyaggal történő mozgásának stabilitásának vizsgálata volt a tüzérségi feladatokkal kapcsolatban.
Érdekes módon Lavrentiev még az evakuálás nehéz körülményei között sem adja fel a matematikát, és kiad egy munkát a témában.a magányos hullámok problémájának megoldhatósága ideális folyadék felszínén". De a főerők természetesen elvették a védekező jellegű kérdéseket.
Kumulatív elmélet
Lavrentiev Ufában kezdett dolgozni a kumulatív robbanás hidrodinamikai elméletén, majd 1944-től Moszkvában és Kijevben folytatta. Szigorúan titkos téma volt - az első nyílt publikációk a világsajtóban csak 1948-ban jelentek meg. A 40-es évek közepén két elmélet magyarázta a kumulatív hatást - a páncélégető séma és a széthúzási séma. Az elsőnek megfelelően egy gázsugár fúrja át a páncélt, a második a forró fémpor által okozott összeomlást jelentette. Lavrentiev empirikusan bebizonyította mindkét megközelítés kudarcát, és magyarázatul a folyadéksugarak elméletét ajánlotta fel. Ehhez azt kell feltételezni, hogy a kumulatív lövedék és a páncél rézbélése lényegében összenyomhatatlan folyadék, bár nagyon viszkózus. Lavrentiev egy összenyomhatatlan folyadék dinamikus modelljét vette fel a hipotézis alá, és kiderült, hogy ez meglepő módon megmagyarázza a kumulatív robbanás teljes fizikáját. De néhány vicces volt. Mihail Alekszejevics így emlékszik vissza:
„Sokan nevetségesnek nevezték azt a gondolatot, hogy a fém folyadékként viselkedik. Emlékszem, az első erről szóló beszédemet a Tüzértudományi Akadémián nevetés fogadta... A kumulációs jelenség hidrodinamikai értelmezését M. V. Keldysh és L. I. Sedov támogatta.
A gyakorlatban Lavrentievnek sikerült bebizonyítania az elmélet igazságát Feofaniya faluban, 20 km-re Kijevtől 1944-1946-ban. Mint a szerző később felidézte, az Ukrán SSR Tudományos Akadémia alelnöki pozíciója lehetővé tette a robbanóanyag-laboratóriumban való munka gyors megkezdését. Sokat kellett tenni szó szerint térdre. Például Lavrentiev sofőrje fémtölcséreket készített robbanóanyagokhoz. Lavrentiev elektromos tűzhelyre öntött, robbanóanyagot pedig hagyományos könyvkötőprésre préselt. Azokról a napokról Lavrentiev ezt írja:
„Az anyagokkal kapcsolatos nehézségek néha teljesen váratlan eredményekhez vezettek. Amikor a hozzávetőleges számítások feltárták a kumulatív robbanás számos tulajdonságát, a lehető leghamarabb olyan kísérleteket akartam felállítani, amelyek végül megerősítik az elméletet. Sürgősen le kellett csiszolni egy rézkúpot, de szerencsére nem álltak rendelkezésre a szükséges rézhengerek, amelyekből elkészíthető lett volna. N. M. Syty talált egy szokatlan kiutat: vett egy köteg rézdrótot, betekerte egy robbanózsinórral és felrobbantotta. A robbanás után megkaptuk a kívánt hengert, amelyből Edik Wirth több kúpot is faragott. Az elvégzett kísérletek teljes mértékben megerősítették az elméletet, és az elmélet megmagyarázta a kumulatív robbanás összes paradox hatását.
1949-ben Mihail Alekszejevics állami díjat kapott a kumulatív robbanás elméletéért.
Lavrentiev 1957-ben "Az alaktöltet és működési elve" című híres cikkében sajátos módon írja le a robbanás mechanikáját. Tehát egy kumulatív kúp robbanással és a falak megvastagodásával történő összenyomás után,
"olyan fröccsen előre, ami megfigyelhető, amikor a tengervíz egy ék alakú öbölbe áramlik."
A kumulatív mozsártörőt drótnak nevezik, amely 1 millió atmoszféra nyomással hat a páncélra, ezért az utóbbi egyszerűen szétterül.
Még egyszer érdemes hangsúlyozni Mihail Alekszejevics tehetségének teljes szélességét. A kumulatív elmélet semmiképpen sem volt tudományos életének fő eredménye. A tudós pedig nem csak a száraz matematikával élt. Lavrentjev érdeklődött a természeti jelenségek matematikai modelljeinek építése iránt. Számos érdekes hipotézist fogalmazott meg a szökőárhullámok terjedésének jellemzőiről, a Novorossiysk erdőről, a kígyók és halak mozgásának módszereiről, a szélhullámok kialakulásának mechanizmusairól és e hullámok csillapításáról. eső által. Az akadémikus szigorú irányítása alatt épült Novoszibirszki Akadémián egyébként a Hidrodinamikai Intézet lett az első működő kutatóintézet. Jelenleg az ország egyik meghatározó tudományos intézménye, amely a robbanásfizika problémáival foglalkozik. Az intézmény modern és teljes neve Hidrodinamikai Intézet. M. A. Lavrentiev SB RAS.
A háború után Lavrentiev nem hagyta el az alkalmazott védelmi kutatást. 1950-ben a robbanáshullámok hajókra gyakorolt hatásait és a kikötők robbanásszerű mentesítésének technikáit tanulmányozta. 1953-ban Sarovban elkezdett fejleszteni egy atomtüzérségi lövedéket - ekkorra a Szovjetunió ebben a témában lemaradt az Egyesült Államok mögött. Három évvel később egy nukleáris töltetű lőszer jelenik meg az implóziós mechanizmus alapján. Sematikusan a Lavrentiev lövedék egy közép-ázsiai dinnyére hasonlított, amely a lőszertartó belsejében van elrejtve.
Mihail Alekszejevics 1980-ban, 79 éves korában hunyt el, óriási tudományos és műszaki örökséget, valamint diákok egész seregét hagyva maga után. A Lavrentiev által megoldott védelmi problémák a tudós életének fontos részét foglalták el, de korántsem az egyetlenek. Az akadémikus fő alkotása a Novoszibirszki Academgorodok volt, de ez már teljesen más история.