Shor_G.I._Fuks_I.G._Konstantin_Sergeevich_Ramayya

УДК 662.753;665.4 ш 78

iпор r. и., Фукс и. r.

Ш 78 Констатин Сергеевич Рамайя (1899-1978). -М.: Нефrъ и rаз, 1998.- 27 с.

(Научно-биографическая серия: Ученые-химмоrолоm. Вьm. 16).

Приведены сведения о жизненном пуrи и основных этапах творческой деятельносm К. С. Рамайя - одного из лионеров отечественной химмото­ лоrии, внесшего сушественный вклад в реологию, триболоmю и коррози­

ологию масел с присадками. Своими исследованиями К. С. Рамайя в значи­

тельной степени предвосхитил многие установившиеся современные пред­

ставления о смазочных материалах, их физико-химических и эксплуатаци­ онных свойствах. Дан список основных трудов К. С. Рамайя - автора ориги­ нальных и содержательных nубликаций в периодических изданиях.

Материалы брошюры мoryr быть полезны широкому кругу специалис­

тов, занимаюшихся nроизводством и применемнем смазочных масел в тех­

нике, а также преподавателям и учашимся нефтяных и транспортных ву-

зов.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Н. Н. Гришин В. Л. Лашхи Е. П. Серегин В. В. Середа

Реда1011ор серии Н. Г. Фукс

©Государственная академия нефти и газа им. И. М. Губкина, 1998

ПРЕДИСЛОВИЕ

Брошюра (вьm. 16) серии «Ученые-химмотолоrи>>- продолжеЮJе

публикации издательсrвом <(Нефrь и 1'33>> материалов, посвященных

жизЮJ и творчеству отечественных ученых, внесlШIХ значительный

вклад в теорmо и пракrnку рационального использования топтm и

смазочных материалов. Брошюры этой серии предНазначены для спе­

циалистов I.I.ПfPOKOГO проф:иля, зaiOJМaiOI.IUiXCЯ и интересуюl.IUiХся воп­

росами становления и развития химмотологии.

К. С. Рамайя бьm одним из первопроходцев и родоначальников современной химмотологии. Он имел высочайшую теоретическую

подготовку и разносторонние знания, позвотmlШf.е внести наиболь­ IШf.Й вклад в реологюо, трибологию и коррозиологию масел и опере­

дlПЬ устоявiiШеся современные представления более чем на полвека.

На основе его предсrавлеЮIЙ созданы многие тorunma, масла и при­

садки, а в настоящее время разрабатываюrся эффекnmные энерго­ сберегающие масла. Чрезвычайная скромность К С. Рамайя и постоян­

ные трудности, возникавiiШе на его жизненном и научном пути, не

позвоЛИJШ ему обобщить результаты своих исследоваЮIЙ в единой

монографии. В то же время подбор, ознакомлеЮJе и обобщеЮJе ре­

зультатов его публикаций в периодической научной литературе дают

возможность отнести его к числу выдающихся ученых.

Авторы признательны коллегам, сотрудникам различных орга­

низаций, способствовавшим сбору материалов для издания на­ стоящей брошюры. С особой признательностью вспоминаем бе­ седы о К. С. Рамайя с недавно скончавшейся на 92-м году жизни

Марией Самойловной Боровой, работавшей и долгие годы дру­

жившей с этим крупным ученым и ярким человеком. Будем бла­

годарны всем, кто предоставит информацию, позволяющую

уточнить и дополнить предлагаемый материал, включая вос­

поминания о работе и встречах с К. С. Рамайя. Надеемся ис­

пользовать полученные материалы при повторных изданиях.

3

КРАТКИЙ ОЧЕРК О ЖИЗНИ И ТВОРЧЕСКОЙ ДЕJIТЕЛЬНОСI'И

Доктор технических наук Калачала Сита (Константин Серге­

евич) Рамайя - один из родоначальников современной химмо­

тологии. Имея высочайшую теоретическую подготовку и разно­

сторонние знания, он внес очень существенный вклад в реоло­ rию, триболоrию и коррозиолоrию масел с присадками, пред­

восхитив своими исследованиями многие современные пред­

ставления. Лишь в настоящее время результаты, получеЮfЪiе К. С. Ра­

майя, находят достойное место в науке, широко признаны и с

успехом развиваются, в том числе и при разработке современ­

НЪIХ всесезонных загущенных моторных масел с модификатора­

ми трения.

Константин Сергеевич Рамайя родился в 1899 году на юге Индии, в деревне Уюр, в многочисленной бедной семье мест­ ного священника*. После смерти отца семью поддерживали стар­ шие братья. В 1917 г. окончил среднюю школу и уехал в г. Мад­ рас, где бьm принят на физико-химический факультет нацио­

нального университета. Во время учебы получал один из немно­ гих стипендию. В университете увлекся химией и сделал для себя ряд открытий, изучая окисление углеводородов; занимался спортом, став лучшим бегуном и одним из первых в других ви­ дах легкой атлетики.

В 1921 г. К. С. Рамайя закончил университет, получив степень

бакалавра, и решил продолжить образование в США. Но дорога

за океандорогая. К тому же случилось так, что его обокрали,

и он остался вообще без всяких средств. Поэтому Рамайя ничего

• Подробнее о жизни К. С. Рамайя см. Г. Шанmн-Березовский «Жизнь Гобинда Рамайя, рассказанная им самим•.// Сб. Пуrи в незнаемое (Писатели рассказывают

о науке). Сост. Б. Г. Володин.- М.: Сов. IП\сатель, 1990.- Сб. 22.-576 с. (с. 92-153).

4 -

не оставалось, как уговорить капитана одного из судов взять его

в рейс в качестве кочегара. По дороге он подолгу наблюдал за работой двигателя и впервые воочию увидел, как работают топ­

лива и масла. Приехав в конце 1921 г. в CIIIA, он работал в Нью­

Йорке rрузчиком в порту, мойщиком посуды в ресторане, пере­

бивалея случайным заработком. Затем временно устроился асси­ стентом на кафедру физической и коллоидной химии профессо­ ра Борга, продолжил исследования, начатые в Мадрасе, по пе­

реходу золя в гель при высаливании белков. В этот период впер­ вые у него возникли мысли об ассоциации молекул в рЯде хи­

мических реакций. Борготметил большие способности и яв­

ную склонность к исследовательской работе у своего ассис­

тента. В конце 1921 г. Константин Сергеевич с помощью индий­

ской общины и после успешной сдачи экзамена поступает в ас­

пирантуру Чикагского университета. Он начинает заниматься в лаборатории проф. Харкинса вопросами расщепления атомных Ядер альфа-частицами. В 1924 г., защитив диссертацию на тему

«Пути атомов», он получил ученую степень магистра наук. В 1925

г. слушал лекции по коллоидной химии и катализу в Колумбий­

ском университете в Нью-Йорке. В 1926 и 1927 годах работал как

докторант над темой «Рассеяние света в дисперсных системах>> в

лаборатории проф. Бамкрафта в Корнельеком университете. За

время прохождения магистерской и докторской аспирантуры

К. С. Рамайя, не имея стипендии и работы по специальности,

вынужден бьm работать rрузчиком, учеником механика и т. п.

Это не дало ему возможности защитить докторскую диссерта­

цию. Лишь в 1928 г. он начал трудиться в области химии в лабо­

ратории нефтяной фирмы в Нью-Йорке, решая проблему сни­

жения коррозионности моторных масел.

В силу рЯда причинразрьmа с женой, влияния приятеля­

коммуниста, сокращения штата сотрудников в фирме - Кон­ стантин Сергеевич в декабре 1930 г. приезжает в СССР. С 1 янва­ ря 1931 г. он начинает работать в Москве в качестве руководите­ ля лаборатории в Государственном исследовательском не­ фтяном институте (ГИНИ), куда был направлен академи­ ком И. М. Губкиным. В юоне 1934 г. в связи с ликвидацией ГИНИ начал работать в НАМИ (бывш. НАТИ) в качестве руководителя отдела топлив и масел, а затем с 1941 г.- руководителем лабо­ ратории этого отдела. Под его руководством бъmа перестроена

5

работа отдела соответственно потребностям автотракторной про­

мышленности, выполнен ряд работ, имевших четкую практи­

ческую направленность.

К. С. Рамайя был инициатором разработки в СССР различных

присадок, улучшающих основные эксплуатационные свойства сма­

зочных масел. Начиная с 1931 г. им были синтезированы депрес­

сорные, моющие, противоизносные, а также некоторые много­

функциональные присадки:. Особо следует отметить детально раз­ работанный им синтез присадок <<парафлоу>) и <<сантапур>), полу­ чивших промышленное внедрение. На основе работ К. С. Рамайя

бьши созданы новые типы тракторных керосинов и дизельных топ­

лив, нашедших применение в сельском хозяйстве и на транспорте.

В частности, необходимо отметить создание облегченного трак­ торного керосина. К. С. Рамайя принимал участие в ряде техничес­

ких комиссий по эмульсионным смазкам по испытаниям топлив и

масел для дизеля М-17 и трактора ЧТЗ-65 и т. д.

Однако основная заслуга Константина Сергеевичаэто, бе­ зусловно, его исследования в области физико-химических свойств

смазочных масел, отличающиеся глубиной эксперимента и на­

сыщенностью теорией. К. С. Рамайя бьш одним из первопроход­

цев в науке, о трудах которых обычно сначала говорят, что <<это­ го не может быть>~, а через некоторое время, что «это всем давно

известно>). Все это создавало определенные трудности в работе,

которые усугублялись особенностями его характерапринци­ пиальностью и порядочностью. Так, например, он был исклю­ чен из числа кандидатов в члены партии за то, что на собрании

выразил свое несогласие с тем, что директор института - <<враг

народа>).

У Константина Сергеевича бьщи сложности с присуждением ему ученой степени: магистерская степень, полученная в США, не была признана, несмотря на рекомендации П. А. Ребиндера,

Н. И. Черножукова и других ученых присудить кандидатскую сте­

пень без защиты диссертации. В результате в 1949 г. при доброжела­ тельной поддержке глубоко уважавшего и ценившего его П. А. Ре­ биндера на Ученом совете Института нефти под председатель­ ством С. С. Наметкипа К. С. Рамайя защитил кандидатскую дис­

сертацию, за которую ему была присуждена ученая степень док­

тора технических наук. Основную идею работ К. С. Рамайя ака­ демик П. А. Ребиндер коротко назвал- «пластическое простран-

6

ство>> по аналогии с <<теорией относительностИ>>, <<всемирным

тяготениеМ>>, <<квантовой механикой>>, <<теорией поля» и други­

ми великими научными открытиями, которые могут быть пол­

ностью охарактеризованы всего лишь двумя словами.

В области реологии масел научный вклад К. С. Рамайя неоце­

ним. Он впервые пришел к выводу, что внутреннее трение (вяз­ кость) масел при низких температурах ямяется аномальным, т. е.

нарушается прямая пропорциональность между градиентом ско­

рости и напряжением сдвига. Аномалия имеет место вследствие

структураобразования в маслах. Подобно внутреннему трению дру­

гих структурированных систем вязкость масел обнаруживает зави­ симость от термической и механической «исторИИ>> системы. Вслед­ ствие малой прочности даже при небольших градиентах скорости

структура полностью разрушается в небольшой промежуток вре­

мени. Для самопроизвольного (тиксотропного) восстановления структуры необходимо длительное время, поэтому нормальная вяз­

кость при низких температурах легко определяется. Этот вывод оп­

ровергает распространенное мнение многих исследователей о том,

что нормальную вязкость можно определять только при высоких

градиентах скорости. Для разрешения такого противоречия бьmа

выдвинута гипотеза о том, что при низких градиентах скорости разрушается <<сверхмицеллярная>> структура, а при высоких - раз­

рушаются сами <<МИЦеЛЛЫ>>, вновь вызывая аномалию вязкости.

Для исследования вязкости при низких температурах и высо­ ких градиентах скорости К. С. Рамайя создал капиллярные при­ боры под давлением, позволившие получать градиенты скорос­

ти сдвига до 700-800 с-1 • После разрушения <<сверхмицеллярной>>

структуры бьm получен новый тип реологической диаграммы:

при низких градиентах скорости Q = ./(р) ( Q - расход масла,

р- давление) - прямая, проходящая через начало координат,

а при высоких - прямая, пересекающая ось давления. На осно­

вании первой прямой рассчитывалась ньютоновекая вязкость ТJ0, на основании второй - структурная ТJ... , отрезок на оси давле­

ний давал возможности рассчитать динамическое предельное на­

пряжение сдвига. Оказалось, в области перехода Т\о в ТJ... произве­

дение градиента скорости на напряжение сдвига не зависит от

температуры, т. е. при каком-то критическом значении рассея­

ния энергии внутреннего трения происходит разрушение <<МИ­

целлярной>> структуры. Это означает, что причиной разрушения

7

мицелл должно явиться трение между самими мицеллами, по­

скольку система состоит не из какой-то вязкой среды, в кото­

рой суспендирована мицелла, а целиком состоит из мицелл, т. е.

имеет место особое агрегатное состояние масел. Вязкость 'Yio-

следствие трения между слоями мицелл, а 'YJN получается после

разрушения мицеллярной структуры. Исследование зависимости обеих категорий вязкости от температуры подтвердило правиль­ иость такого представления. Бьmо установлено, что у различных

масел мицеллярная структура <<плавится>) при температурах 160-

22О·с.

К. С. Рамайя установил, что делрессорные присадки не толь­

ко понижают статическое предельное напряжение сдвига и струк­

турную вязкость, являющиеся признаками сверхмицеллярной структуры, но они влияют и на показатели мицеллярной струк­

туры масел.

Таким образом, для правильной оценки масел при их произ­ водстве и применении необходимо определять их вязкость при

низких и высоких градиентах скорости; необходимо учитывать

особое агрегатное состояние масел (мицеллярную структуру) при подборе и разработке к ним присадок.

Вплотную к реологическим примыкают трибологические ис­

следования К. С. Рамайя, на основе которых он сформулировал положение о том, что антифрикционное действие масел обна­ руживается как в области жидкой пленки, так и в области гра­

ничного слоя. В первом случае имеет место ориентация молекул масла вдоль потока с образованием квазигидродинамической

пленки, представляющей собой жидкое состояние в двух коор­

динатах и свойства твердого тела по третьей оси. Это состояние,

динамическое по природе, отличается от статического состоя­

ния, характерного для граничного слоя, образованного адсорб­

ционными слоями, и связано с пьезакоэффициентом вязкости.

Основное действие присадок к маслам, понижающих износ, за­ ключается в их химическом воздействии на поверхности тре­

ния, их Полировке и создании таким образом «расклинивающе­

го действия>) масла между поверхностями трения. Следует при­

знать, что эти выводы Константина Сергеевича очень близки

представлениям Г. И. Фукса о днуслойной смазке и принятым

сегодня соображениям о работе современных ресурсосберегаю­

щих масел.

8

К. С. Рамайя совместно с В. С. ЗавельсЮfм впервые бьmи разра­ ботаны лабораторный прибор и метод оценЮf влияния присадок в

маслах на работу кулачков и толкателей автомобильных двигате­ лей и показана корреляция получаемых данных при испытании масел и материалов с эксплуатационными данными. Ими же бьm

создан метод ИПС (испьпание подшипниковых сплавов в среде

масел с присадками), также дающий правильное представление

об относительной скорости изнашивания подшипников в услови­

ях работы двигателя, в том числе в коррозионной среде. Коррозионность масел К. С. Рамайя предложил оценивать на

разработанном им приборе ДК. В 1956 г. бьm стандартизован метод

определения потенциальной коррозионности моторных масел

(ГОСТ 8245-56). Этот метод дал возможность сократить время ис­ пьпания до 10 ч вместо 50 ч при оценке методом Пинкевича мало­ легированных моторных масел. Для оцеНЮf коррозионности высо­

колегированных современных моторных масел бьm разработан

метод с использованием катализатора окисления при более высо­ кой температуре. Широкое применение получил и метод ОЮfсляе­

мости моторных масел по индукционному периоду осадкаобразо­

вания при 200"С. Эти методы в настоящее время входят в комплек­

сы методов квалификационной оцеНЮf разных масел.

ТаЮfм образом, необходимо отметить весьма плодотворную

работу К. С. Рамайя над новыми методами исследования нефте­

продуктов и над их стандартизацией.

Заслуживает безусловного внимания весьма оригинальная

интерпретация результатов исследований Константина Сергее­

вича в области антинагарного действия масел с присадками. На

основе анализа состава механических примесей в отложениях и

в масле при работе дизеля Ярославского завода им бьmо отмече­ но, что более термичесЮf стабильные присадЮ1 <(уторают>> в боль­ шей степени, чем нестабильные, в то же время они оставляют в

двигателе меньше продуктов старения. Поскольку связанные

между собой процессы утара и разложения присадок и образо­

вания механических примесей протекают в основном на горячих

поверхностях деталей цилиндропоршневой группы, степень за­ грязнения этих деталей зависит от степени утара присадки: чем больше утар, тем меньше механических примесей, тем чище дви­ гатель. Таким образом, процесс выгорания отложений на горя­

чих деталях двигателя связан с утаром присадок.

9