ПАТОН Евгений Оскарович (1870—1953)

Евгений Оскарович Патон — изобретатель автоматической сварки под флюсом — часто говорил: «Разработать, изобрести — это только первый этап работы, пожалуй, более лёгкий. Второй этап — внедрение… в народное хозяйство — самый трудный. Внедрение — это черновая работа, но без неё первый этап не имеет смысла». Евгений Оскарович Патон родился 5 марта 1870 г. в Ницце (Франция) в семье русского консула, в прошлом гвардейского полковника, а затем военного инженера Оскара Петровича Патона.

В 1888 г. Евгений одним из первых учеников окончил гимназию в Бреславле (Германия), куда был переведён его отец. К этому времени под влиянием рассказов отца о русских инженерах-мостостроителях, многих из которых он знал лично, — С. В. Кербедзе, Д. И. Журавском, Н. А. Белелюбском и других, Евгений Патон твёрдо решил стать инженером- мостостроителем. Осенью того же года Патон поступает в Дрезденский политехнический институт. Но он мечтает получить кроме немецкого диплома ещё и российский диплом. В 1894 г. он закончил институт со званием инженера-строителя и был оставлен ассистентом при кафедре, статики сооружений и мостов.

Одновременно он начал работать в конструкторском проектном бюро по постройке Дрезденского вокзала. Некоторое время он работал на одном из крупнейших германских мостостроительных заводов. Сразу после окончания Дрезденского политехнического институт Евгений Патон обратился в русское Министерство путей сообшения с просьбой допустить его в виде исключения к защите диплома Петербургском институте инженеров путей сообщения. Однако вместо просимых Патоном проверочных испытаний его согласились принять на 5-й курс института с обязательной сдачей экзаменов по всем предметам и составлением пяти выпускных проектов. «Несмотря на все уговоры остаться в Германии, Патон принял решение уехать в Россию, где были очень нужны хорошие мостовики. В августе 1895 г. он уехал в Россию и поселился в Петербурге.

Требования института были необоснованно суровыми, но он принял их. Пришлось потерять ещё год и снова стать студентом, хотя он уже бил дипломированным инженером, имевшим опыт самостоятельного проектирования моста, участвовал в строительстве крупного вокзала и проводил занятия со студентами. Учёба в Институте инженеров путей сообщения для Евгения Патона была очень напряжённой. За этот год была выполнена такая колоссальная работа, которая в обычных условиях потребовала бы, по словам Патона, двух-трёх лет. С октября 1895 по май 1896 г. он готовился к сдаче экзаменов по двенадцати предметам, которых не было в программе Дрезденского института, и выполнил за четыре месяца пять дипломных проектов. В самом ответственном проекте — проекте моста — Патон при расчёте конструктивных элементов пошёл по новому пути.

Отказавшись от старого сложного аналитического метода расчета, он применил способ расчёта по инфлюэнтным линиям, за что и получил похвальные отзывы от известных мостостроителей профессоров института Л. Д. Проскурякова и Л. Ф. Николаи. В 1896 г. Патон закончил Петербургский институт инженеров путей сообщения со специализацией в области мостостроения. Первые годы инженерной деятельности Патона совпали с интенсивным железнодорожным строительством в России. Осенью 1896 г. Евгений Патон поступил в Технический Николаевской (потом Петербургско-Московской) железной дороги. Начальником Технического отдела дороги был Ф. С. Ясинский. Технический отдел этой дороги был центром русской научной железнодорожной технической мысли и оказывал огромное влияние на развитие всего железнодорожного строительства в России. Е. О. Патон работал вместе с Ф. С. Ясинским не только в Техническом отделе Николаевской железной дороги, но и одновременно в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Сразу же после окончания института Ф. С. Ясинский пригласил Патона на должность своего ассистента. Евгений Оскарович руководил студентами четвёртого курса при проектировании ими металлических перекрытий. Е. О. Патон высоко ценил Ф. С. Ясинского, который, по его словам, был «благородным примером того, как надо жить на земле».

В марте 1807 г. Патон был назначен начальником Технического отдела службы пути Московско- Ярославско-Архангельской железной дороги. Другим человеком, оказавшим большое влияние на Патона, был известный всему техническому миру России профессор Л. Д. Проскуряков, знаменитый мостостроитель. Он первым начал примененять простые треугольные фермы, весьма экономные и прочные, в железнодорожных мостах с большими пролётами, первым в России оценил графоаналитические методы расчёта, в частности метод расчёта по инфлюэнтным линиям, и начал с успехом применять их в мостостроении.

Эти методы расчёта в дальнейшем были развиты Патоном С самого начала самостоятельной инженерной деятельности Патон был непримиримым борцом с рутиной и технической косностью в решениях мостовых сооружений. Уже в своём первом крупном труде «Расчёт сквозных ферм с жесткими узлами», опубликованном в 1901 г., молодой инженер предложил применить наиболее прогрессивные методы проектирования и расчёта. В 1897 г. Патон получил приглашение Л. Д. Проскурякова на научно-исследовательскую работу во вновь созданное Московское училище инженеров путей сообщения и организовал в нём кафедру мостов. После успешной защиты диссертации в 1901 г. Евгений Патон был назначен экстраординарным профессором кафедры мостов Московского училища инженеров путей сообщения.

Тогда же он приступил к изданию учебников, необходимых для подготовки специалистов-мостостроителей. В это время начинает выходить, наряду с другими работами, его капитальный многотомный курс «Железные мосты», выдержавший впоследствии пять изданий. С 1904 по 1912 г. Патон был деканом инженерного факультета в Киевском политехническом институте и энергично занимался усовершенствованием учебного процесса, организовал новые кафедры, пригласил других профессоров, создал инженерный музей, кабинет мостов и т. д. С 1905 г. и на протяжении более четверти века руководил кафедрой мостов. Многие реформы Е. О. Патона были не по душе как администрации Киевского политехнического института, так и профессуре, предпочитавшей идти по протоптанным дорожкам и относившейся недоброжелательно к каким бы то ни было нововведениям. Попытки Патона перестроить систему преподавания встретили упорное сопротивление. Не сумев добиться проведения в жизнь своих проектов по перестройке учебного процесса, Патон был вынужден оставить руководство деканатом инженерного факультета.

Как автор проектов Патон пользовался у заказчиков большой популярностью. Его мосты были красивы и дёшевы. Но и на этом поприще его постигло разочарование. Всё то новое, что он вносил в работу — рациональное проектирование, направленное на экономию металла, а также удешевление проекта и строительства мостов, — не находило должную поддержку. Всё это привело к тяжёлому душевному кризису. К середине своего жизненного пути Патон, к тому времени блестяще образованный инженер, профессор, автор многих проектов и нескольких теоретических курсов, добившийся в жизни материального благополучия, официального признания, почувствовал душевную пустоту.

Неудовлетворённый своей жизнью, Патон неожиданно для всех в 1913 г. принимает решение об отставке и покидает работу, хотя в это время выходят в свет написанные им третий и четвёртый тома курса «Железные мосты» и широко известный курс «Деревянные железнодорожные мосты». Позже, вспоминая об этом своём шаге, Е. О. Патон писал: «В 1913 г. я подал директору Киевского политехнического института прошение об отставке. Мне было тогда 43 года, но я решил отойти от активной деятельности. Это был переломный момент в моей жизни. Я осмотрелся и вдруг понял, что я чужой в своей среде, белая ворона, что хозяевам жизни не нужны мои стремления и порывы, мой напряжённый труд, мои способности и мысли, что перспектив для творческой деятельности нет никаких. И я решил отойти от жизни, поселиться в Крыму, отдаться семье, книгам, природе».

В 1913 г. Патон поселился в Крыму. Здесь он перенёс тяжёлую болезнь и уехал лечиться во Францию, где его застала первая мировая война. Только в начале 1915 г. ему с трудом удалось вернуться на родину. Он снова приступил к работе в Киевском политехническом институте, не считая себя вправе оставаться в стороне от общественных интересов в тяжёлые годы. Он первым начал разрабатывать проекты стальных разборных мостов, устанавливаемых вместо взорванных. Октябрьскую революцию 1917 г. Патон, по его словам, «встретил растерянно».

Но со временем его взгляды изменились. «Революция властно вмешалась в моё решение, — писал Е. О. Патон — …моя жажда к труду нашла своё полное удовлетворение. Я перестал быть чудаком-профессором, который, имея материальные средства всю свою жизнь отдавал составлению учебников и проектов, разрабатывал дешёвые конструкции с наименьшей затратой металла — вместо того, чтобы вести «нормальный» образ жизни, проводить вечера в «приятном» обществе или за карточным столом. Я [195] стал настоящим гражданином своего Отечества, так как изменился взгляд на труд…» После изгнания из Киева интервентов, в начале 1920-х гг., Патон все свои силы отдаёт восстановлению разрушенных мостов и занятиям со студентами в Киевском политехническом институте. Он является главным консультантом в организациях, занимающихся строительством железнодорожных и шоссейных мостов, участвует в решении всех технических вопросов по восстановлению пролётов Дарницкого и Подольского мостов. В 1922—1924 гг. он разрабатывает проект восстановления цепного моста им. Евгении Бош через Днепр в Киеве. В 1925—1928 гг. Е. О. Патон большое внимание уделяет восстановлению железнодорожного транспорта страны, подготовке кадров мостостроителей, созданию новых учебников и монографий по мостостроению. За время с 1896 по 1929 г. он создал множество проектов мостов! Мухранский мост в Тбилиси, шоссейные мосты через реки Сож, Рось и Днепр и ряд железнодорожных мостов.

Разработанная им оригинальная конструкция разборных мостов, выгодно отличавшаяся от зарубежных, широко применялась русской армией в первой мировой войне под названием мостов Патона. Многолетняя исследовательская работа Е. О. Патона, в частности на мостостроительной станции, организованной им в 1920 г., позволила глубоко изучить вопросы прочности, устойчивости и динамики мостов. В 1929 г. Е. О. Патон был избран действительным членом Академии наук Украинской ССР.

Исследования Е. О. Патона способствовали созданию отечественной школы мостостроения. Его труды восполнили значительные пробелы в представлениях о работе главных частей пролётных строений мостов. По различным вопросам мостостроения Патон опубликовал более 160 работ. С 1929 г. начинается новый этап в техническом творчестве Патона — его увлекает проблема электрической сварки металлов. Патон хорошо знал недостатки мостовых конструкций, из которых едва ли не самым существенным были клёпаные соединения элементов. Введение рациональных конструкций пролётных строений, совершенствование методов их монтажа, необходимость изготовления огромного количества металлоконструкций, — всё это настоятельно требовало замены трудоёмкой и малоэффективной клёпки более прогрессивным способом образования неразъёмных соединений.

И таким способом, по мнению Е. О. Патона, была электросварка. «Желание [196] послужить делу пятилеток толкнуло меня в 59 лет, после 33 лет работы по мостам, взяться за новое тогда в нашей стране дело — электросварку», — писал Патон. Он оценил технико-экономические преимущества электросварки по сравнению с клёпкой: она ускоряла процесс соединения конструкций, требовала меньше металла, была дешевле и менее трудоёмкой. С присущей ему энергией Патон взялся за дело. В 1929 г. он организовал в Киеве при кафедре инженерных сооружений Академии наук УССР небольшую сварочную лабораторию. Её сотрудники поставили перед собой цель — внедрить электросварку в промышленность. Это определило характер и методы работы лаборатории. В 1930 г. при лаборатории на общественных началах был организован Электросварочный комитет.

Первые исследовательские работы, выполненные сотрудниками электросварочной лаборатории и Электросварочным комитетом, касались вопросов прочности сварных соединений и конструкций, а также изыскания оптимальных конструктивных форм их элементов. Много внимания уделялось изучению статической и вибрационной прочности, определению характера и величины возникающих при сварке остаточных напряжений и деформаций. Эти исследования послужили как бы связующим звеном между работами Патона в области мостостроения и его деятельностью в области электросварки и способствовали пропаганде электросварки и преодолению недоверия к ней в условиях недостаточной разработанности сварных конструкций, вначале зачастую выполнявшихся по образцу клепаных конструкций, без учёта специфики новой технологии — изготовления неразъёмных соединений. В результате проведённых изысканий было, например, установлено, что электросварку можно применять и в конструкциях, испытывающих не только статические, но и динамические нагрузки.

Работы, выполненные Патоном вместе с его учениками и сотрудниками в 1930-х гг., посвящённые исследованию прочности различных сварных конструкций, изысканию конструктивных форм, оптимально отвечающих условиям сварки, сыграли исключительно важную роль в разрешении наиболее актуальных вопросов в области проектирования сварных металлических конструкций. Эти работы обосновали и облегчили переход в нашей стране от клепаных конструкций к сварным. В 1930-х гг. Патон опубликовал первые монографии, в которых обобщил основные принципы расчёта и проектирования сварных конструкций. [197] Объём работ кафедры инженерных сооружений и Электросварочного комитета вскоре настолько расширился, что в конце 1933 г. Патон поставил вопрос об организации на базе этих учреждений Научно-исследовательского института электрической сварки Академии наук УССР, который стал первым в мире крупным центром исследовательских работ в этой области. Е. О. Патон стал бессменным руководителем института до конца своей жизни. Особое внимание Патон уделял процессам механизации и автоматизации электросварки, создавая сварочные автоматы и полуавтоматы.

Уже в начале 1932 г. под руководством Патона была разработана автоматическая сварочная головка для сварки открытой дугой. Нужно заметить, что автоматы для дуговой электросварки начали использоваться за границей (особенно в США и Германии) гораздо раньше, чем у нас, но они отличались большой громоздкостью и сложностью и были недостаточно надёжны в работе. Патон отказался от копирования заграничных образцов. Сварочные автоматы отечественной конструкции по своим технико-экономическим качествам, по портативности и манёвренности впоследствии намного превзошли лучшие заграничные образцы. Очень большое значение имели исследовательские работы по технологии сварки, проводимые под руководством Патона в первые годы её внедрения. По мере расширения области применения электросварки всё более жесткими становились требования к сварному шву (в первые годы к сварному шву предъявлялось лишь одно требование — прочность). Это заставило самым серьёзным образом изучить явления, происходящие в сварочной дуге, а также выявить причины изменения структуры металла шва и влияния этого изменения на химические и физические свойства. В результате был получен ряд электродных обмазок, давших возможность получать металл шва требуемого качества.

Патон понимал, что для получения максимального эффекта недостаточно автоматизировать только собственно процессы дуговой сварки, необходимо механизировать и вспомогательные операции в сварочном производстве. Поэтому в Институте электросварки под руководством Патона были разработаны различные устройства, позволяющие механизировать весь комплекс сварочных работ при изготовлении балок, сосудов, колонн и других металлических конструкций. В 1938 г. началось серийное изготовление при помощи автоматической сварки открытой дугой, разработанной Е. О. Патоном и институтом, железнодорожных цистерн, паровых котлов, речных судов, вагонов и т. д.

Но скоро стало очевидно, что ресурсы дальнейшего повышения производительности автоматов, в силу специфики процессов сварки открытой дугой, исчерпаны. Нужен был принципиально новый вид автоматической сварки, который позволил бы внести качественные изменения в металлургические процессы, протекаюшие при дуговой сварке. Использовав десятилетний опыт работы Института электросварки, также обобщив результаты исследований, выполненных Н. Н. Бенардосом, Н. Г. Славяновым и др., Патон и группа сотрудников Института в 1939—1940 гг. разработали новый метод — автоматической (или, как её тогда называли, «скоростной») сварки под слоем флюса, получившей известность под названием «метода Патона». Она позволила резко повысить производительность (в 5—12 раз по сравнению с производительностью ручной сварки) и улучшить качество сварных соединений. Повышение производительности объясняется возможностью значительно увеличить силу тока, а также более эффективно по сравнению с ручной электросваркой использовать тепло сварочной дуги. Качество сварных соединений повышалось главным образом за счёт надёжной защиты расплавленного металла от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. В 1940 г. вышла монография Патона «Автоматическая сварка голым электродом под слоем флюса». В том же 1940 г. было принято специальное постановление о широком внедрении такого вида сварки в народное хозяйство. Руководство работами по внедрению изобретения было возложено на Е. О. Патона, назначенного государственным советником при Совнаркоме СССР.

Автоматическая сварка под флюсом, за разработку которой Е. О. Патон получил Государственную [Сталинскую] премию, очень быстро нашла широкое применение на крупнейших заводах, при изготовлении железнодорожных цистерн, паровых котлов, строительных металлоконструкций, судовых корпусов и т. д. Метод автоматической сварки под флюсом Патона в буквальном смысле произвёл революцию в промышленности и строительстве. Изменился облик многих заводов, отдельных отраслей промышленности. В ряде случаев было осуществлено поточное производство сварных конструкций и изделий. Например, автоматическая сварка под флюсом в корне изменила технологию производства стальных тонкостенных труб большого диаметра (необходимых для сооружения магистральных трубопроводов), технологию строительства судов, технологию изготовления котлов и резервуаров… Особенно широкое распространение получила автоматическая сварка под флюсом в годы Великой Отечественной войны.

Когда началась война, Патону был 71 год. Институт электросварки эвакуируется на Урал, и дни и ночи Патон проводит на крупнейшем танкостроительном заводе. Вместе с работниками завода сотрудники Института электросварки под руководством Патона в кратчайший срок организовали впервые в истории сварочной техники поточное производство танковых боекорпусов.

Применялась сварка под флюсом так же при изготовлении других видов вооружения и боеприпасов. Одновременно Патон разрабатывал технологию сварки специальных сталей, а также уделял большое внимание исследованию физической сущности сварочных процессов, изысканию новых флюсов конструированию более совершенной аппаратуры и т. д. Всё это сделало автоматическую сварку одним из основных технологических процессов в оборонной промышленности. «Тесное сотрудничество с заводами, — писал впоследствии Е. О. Патон, — заставило нас действовать быстрее, энергичнее и гораздо инициативнее. За три года войны Институт выполнил работу, на которую в мирных условиях ушло бы 8—10 лет». За большой вклад, внесённый Патоном в обороноспособность страны, в 1943 г. ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

В декабре 1943 г. Патон подаёт заявление о приёме в КПСС и становится коммунистом в 1944 г., без прохождения кандидатского стажа. Институт Патона возвращается в освобожденный Киев и приступает к выполнению решений Государственного Комитета Обороны о широком внедрении автоматической сварки на восстанавливаемых заводах в освобождённых районах страны. В результате проведённых исследований были предложены новые марки флюсов и электродной проволоки для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, организовано их массовое производство и всесторонне изучено влияние, оказываемое элементами сварочного режима на форму и состав металла сварного шва.

Эти исследования стали основой для разработки форсированных режимов сварки, применённых впоследствии при изготовлении труб большого диаметра для магистральных трубопроводов и при освоении высокопроизводительных способов наплавки изношенных деталей машин. В феврале 1945 г. Е. О. Патон был избран вице-президентом Академии наук УССР. В марте этого же года в связи с 75-летие со дня его рождения институту электросварки было присвоено имя Е. О. Патона. В 1945—1950 гг. Патон руководил созданием и внедрением новых способов сварки — полуавтоматической, скоростной двумя дугами, контактной, вертикальной с принудительным формированием шва, а также разработкой технологии сварки углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и нового способа строительства сварных нефтерезервуаров большой ёмкости.

Огромная работа Патона в области механизации сварочных работ в монтажных условиях привела к созданию способа сварки вертикальных швов с принудительным формированием, последующим логическим развитием которого явилась разработка принципиально нового высокопроизводительного способа сварки — электрошлаковой сварки. Под руководством Е. О. Патона были проведены первые успешные исследования по сварке в углекислом газе. Свою изобретательскую, инженерную, научную и педагогическую деятельность Патон сочетал с большой общественной деятельностью. На посту вице-президента АН УССР он руководил восстановлением институтов Академии, а также организацией их научной деятельности. В довоенные годы он возглавлял Отделение технических наук Академии. В эти годы Патон вложил много труда в развитие технических учреждений АН УССР и усиление их связи с промышленностью и строительством. Евгений Оскарович Патон скончался 12 августа 1953 г. на 84-м году жизни.

А в 1957 г. за разработку и внедрение электрошлаковой сварки сыну и продолжателю дела Е. О. Патона Борису Евгеньевичу Патону совместно с другими работниками Института электросварки и заводов тяжёлого машиностроения была присуждена Ленинская премия. Патон и его сотрудники создали науку о сварном мостостроении. Всех разработок института просто не перечесть. Это и трубы, обладающие удивительным свойством, — остановить и погасить любую трещину, и сварные многослойные сосуды, выдерживающие давление в 400 атмосфер и температуру в 400°, и уникальный прибор для сварки в космосе… Одним из наиболее выдающихся достижений сварного мостостроения является огромный цельносварной автодорожный мост через Днепр в Киеве, построенный в 1953 г., которому присвоено имя Е. О. Патона. Длина моста 1542 м. Е. О. Патон оставил богатейшее наследие. Перечень его литературных трудов включает более 350 наименований.

C. Истомин