Российский математик Сергей Зоненко разработал новую теорию кумуляции энергии взрыва, а также открыл физический закон, описывающий взрывное метание тонких металлических пластин в 2004 году. Благодаря своему открытию, он смог устранить проблему взрывной неустойчивости.
Детство
Ученый родился 8 июня 1961 года в городе Бульгума, Татарстан, в семье Ивана Тимофеевича и Розы Фёдоровны Зоненко. Отец – один из ведущих советских специалистов нефтяной промышленности, заместитель председателя Госкомнефтепродукт РСФСР, мать – преподавательница русского языка и литературы.
Дядя Андрей Тимофеевич Зоненко – журналист, главный редактор республиканской газеты «Правда Украины». Детство он провел в Татарии, куда отправили его отца по распределению после окончания Львовского политехнического института. В школу он пошел в городе Бумердес в Алжире, где его отец находился в длительной командировке. В 1969 году семья переехала в Москву.
В период обучения в школе будущий ученый проявил разносторонние интересы: получил первый разряд по шахматам, окончил музыкальную школу, где изучал аккордеон, и участвовал во всевозможных олимпиадах, от географии до математики. Когда он учился в пятом классе, его родители подарили ему ГДРовский металлический конструктор.
За полгода Сергей собрал из конструктора все модели по инструкции, а затем еще вдвое больше – свои собственные. После того, как он исследовал все возможности конструктора, он аккуратно уложил все детали в коробку и подарил своему однокласснику. В старших классах он увлекся математикой, подписался на журнал «Квант» и прочитал каждый выпуск от корки до корки. В 10 классе ответ на вопросы «кем быть и где учится?» уже был однозначным.
Образование
В 1978 году я поступил на механико-математический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. На третьем курсе я выбрал кафедру гидродинамики для дальнейшего обучения, которую возглавлял академик Леонид Седов. В 1983 году я успешно окончил университет. Моя дипломная работа была опубликована в журнале "Известия Академии Наук СССР.
Механика жидкости и газа".
В 1987 году Сергей Зоненко стал первым выпускником своего факультета, который защитил диссертацию по безопасности ядерных реакторов. Его научным руководителем был Горимир Горимирович Чёрный, известный ученый-механик, специалист в области газовой динамики и аэродинамики.
В своей диссертации Сергей Зоненко исследовал закономерности распространения ударных волн в жидкости с нагретыми твердыми частицами с паровыми оболочками, используя систему уравнений движения трех взаимодействующих сплошных сред с фазовыми превращениями. Он получил систему соотношений на поверхности сильного разрыва, решив задачу об отражении ударной волны от твердой стенки. Зоненко предложил и опробовал новую методику расчетов, основанную на разделении полной системы уравнений на две подсистемы, что позволяет более эффективно составлять и отлаживать программы модульно. Полученные результаты могут быть полезны в области безопасности ядерных реакторов и в изучении процессов, происходящих в них.
Через пятнадцать лет его диссертация была включена в сборник «Механика жидкости и газа. Избранные работы, 1950—2003 гг.».
Находясь на позиции ведущего научного сотрудника во ВНИИСТ, Сергей принимал участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в Украине и в оказании помощи в связи с землетрясением в Спитаке в 1988 году.
В 2001 году Сергей приступил к работе старшим научным сотрудником в институте механики МГУ. В процессе своей деятельности он учредил и возглавлял научно-издательский центр по механике. Под его руководством выпускались всероссийские научные журналы «Аэромеханика и газовая динамика» и «Успехи механики».
С начала 2001 года Сергей Зоненко занимался изучением процесса взрывного метания тонких металлических пластин и оболочек.
Рабочее тело взрывного устройства используется для преобразования энергии взрывчатого вещества в проделываемую работу. Таким телом может быть коническая оболочка в кумулятивных зарядах, цилиндрическая во взрывных генераторах электрических импульсов или сферическая в ядерных энергетических установках. В случае кумулятивных зарядов оболочку принято называть облицовкой.
Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются разработчики взрывных устройств с тонкими оболочками, является их динамическая неустойчивость, которая получила название взрывной неустойчивости.
Зоненко предложил решение проблемы взрывной неустойчивости, которое заключается в определении критической длины начальных возмущений для каждой оболочки. При этой длине возмущения не будут расти, а рост спонтанных возмущений будет подавляться, если их амплитуда невелика по сравнению с амплитудой искусственно созданных. Вместо увеличения гладкости поверхности оболочки, как это делали раньше, теперь необходимо специально создавать регулярные неровности (при условии, что мы знаем, какие именно), и это позволит избежать взрывной неустойчивости.
В процессе своих теоретических и экспериментальных исследований С. Зоненко пришел к выводу, что при столкновении детонационной волны с поверхностью оболочки, последующем распространении ударных и отраженных волн, происходят различные отколы, в результате чего материал оболочки начинает распадаться на слои. Он приобретает структуру, которая аналогична структуре жидкого кристалла.
Конечно, здесь речь идет только о сходстве, а не о реальном типе жидких кристаллов, на которые теория уже более ста лет и стала отдельным разделом физики конденсированного состояния. Это сходство заключается в том, что у жидких кристаллов нет жесткой кристаллической решетки, но есть некоторый пространственный порядок молекул в определенных направлениях. Такую структуру также можно сравнить с колодой карт. Также имеется сходство с трехмерной моделью Л. Трелоара, разработанной на основе статистической теории структуры каучука.
Сергей Зоненко выдвинул новую концепцию – концепцию слабоупругой оболочки, в которой предполагается, что на начальном этапе разгонки тонкой оболочки формируются новые свойства упруго-пластического материала оболочки, а именно – продольная упругость с упругим модулем, зависящим от приложенного давления.
Известная гидродинамическая теория кумуляции была разработана на основе изучения феномена кумулятивных струй, которые могут быть описаны теорией несжимаемых жидких струй. Новая теория кумуляции была сначала предсказана, а затем успешно воспроизведена в реальности. Иными словами, новая кумуляция была изучена на компьютерном экране.
Зоненко изучал движение пластины с начальными двумерными гармоническими возмущениями и обнаружил, что масса накапливается в узловых линиях деформирующейся поверхности, что приводит к образованию «пальцев». В процессе исследования сжатия и расширения возмущенной сферы Зоненко обнаружил аналогичные кумулятивные процессы, происходящие локально.
Основные концепции новой теории кумуляции от Сергея Зоненко были изложены в нескольких статьях: «Новый подход к кумуляции энергии и импульса при взрыве пластин и оболочек», «Разработка новых моделей и задач в теории кумуляции», «Новые модели оболочек, выбрасываемых в результате взрыва». Эти работы были опубликованы в авторитетных научных журналах: «Доклады Российской академии наук» и «Прикладная математика и механика».
За свои новаторские открытия, Сергей Зоненко был награжден медалью Российской академии естественных наук как «Автор научного открытия».
Сергей Зоненко защитил более десятка патентов, среди которых «Средство воздействия взрывного характера», «Кумулятивный боекомплект» и «Кумулятивный боекомплект с рельефной оболочкой». В этих патентах были представлены инновационные технические решения, способствующие увеличению пробивной силы и стабильности кумулятивных устройств.
В 2007 году Зоненко создал компанию «Заряды Зоненко», специализирующуюся на создании перфорационных зарядов для добычи нефти и газа, основанных на его теории кумуляции.
После 2010 года Зоненко начал применять свою теорию кумуляции в военной промышленности для производства кумулятивных боеприпасов.
Личная жизнь
В 1984 году Сергей вступил в брак с Ольгой Гелдкой, их семья воспитала двух детей: дочь Таисию и сына Вениамина.
- Зоненко С.И. Публикации
- Зоненко С.И. Патенты
- Новые разработки в области взрывных оболочек. «Прикладная математика и механика»
