В Киеве есть мост через Днепр, который называется мостом Патона. Это имя знают все киевляне — и почти никто не задумывается, что мосту надо было бы называться мостом Патонов. Потому что за ним стоит не один человек, а два. Отец и сын. Инженер-мостостроитель Евгений Оскарович Патон (1870 – 1953), который в пятьдесят девять лет начал заниматься электросваркой. И его сын, Борис Евгеньевич Патон (1918–2020), который принял после отцовской смерти институт электросварки и руководил им шестьдесят семь лет — дольше, чем большинство людей работают вообще. Эпонимов, связанных с фамилией Патон, несколько: мост, шов металлический, шов хирургический. А ещё — институт, метод, целая школа.
Фон Патоны из Ниццы
Евгений Оскарович Патон родился 4 марта 1870 года в Ницце. Ни один из его родителей французами не были. Отец, Оскар Петрович служил там русским консулом. Оскар Петрович Паттон — именно так, с двумя «т» — был сыном генерала и сам военный инженер, капитан лейб-гвардии Конно-пионерного дивизиона. Этот дивизион был уникальным инженерным формированием русской армии. Он существовал с 1819 по 1862 год для оперативного инженерного обеспечения кавалерии, самого мобильного в те годы рода войск. Главной задачей инженеров-кавалеристов было ещё более ускорить передвижение кавалерийских частей. Они устраивали переправы и наводили мосты. Для этого в распоряжении инженерного дивизиона имелись специальные понтонные парки.
Перед фамилией в документах той эпохи стояла частица «фон» — значит, Паттоны были российскими дворянами немецкого происхождения. По семейному преданию, зафиксированному в биографических источниках, род переселился из Голландии при Петре I — строить корабли. Впрочем, немецкая частица «фон» намекает скорее на германское происхождение — возможно, фамилия Паттонов прошла через Нидерланды по дороге в Россию.
Заметим, что прямой генеалогической связи между предками Евгения Патона и предками американского генерала Джорджа Паттона, в честь которого назван американский танк, нет. Американский Паттон (Patton) — потомок старинного шотландского и английского рода. Его предки эмигрировали в Америку (в колонию Вирджинию) из Великобритании в XVIII веке. Фамилия восходит к староанглийскому имени Pat, Patrick в его уменьшительной форме. Возможно, среди предков русских фон Паттонов тоже имелся некий маленький Патрик, чьё прозвище стало, в конце концов, фамилией.
Оскар Петрович Патон, отец будущего советского академика, учился в Главном инженерном училище в Петербурге — том самом, где несколько лет спустя учился Фёдор Достоевский. По некоторым сведениям, они были знакомы и даже предпринимали совместную попытку разбогатеть на переводе романа Эжена Сю «Матильда». Предприятие провалилось, пути разошлись.
Оскар Петрович дослужился до капитана, вышел в отставку, получил консульское назначение и перебрался с семьёй во Францию. Семья была многодетная — пять сыновей и две дочери. Евгений был шестым. Отец исповедовал лютеранство, мать, урождённая Шишкова, — православие; Евгения крестили в православной церкви, и крёстными у него стали представители дома Романовых — великий князь Вячеслав Константинович и княгиня Александра Иосифовна. Для 1870 года это красноречивое свидетельство социального положения семьи.
Дрезден, Петербург и страсть к мостам
Выбор профессии для Евгения Патона был очевиден с детства — он тянулся к точным наукам и к тому, что можно потрогать руками. В 1894 году он окончил Дрезденский политехнический институт со степенью инженера-строителя, в 1896-м — Петербургский институт инженеров путей сообщения. Два диплома, немецкий и российский, — солидный фундамент для карьеры.
Страстью Патона стали мосты. Не забудем, что это было время торжественного появления нового конструкционного материала, стали. Самыми передовыми в ту пору, в отличие от деревянных или каменных, были, как их тогда называли, железные, то есть стальные, мосты. Мосты второй половины XIX века строились на заклёпках: две металлические детали сверлили насквозь, вставляли в отверстие раскалённый металлический стержень — заклёпку — и расклёпывали её с обоих концов. Естественно, что это было трудоёмкое и шумное производство, которое требовало большого числа рабочих. Но соединение металлических деталей заклёпками было надёжно. К каждой заклёпке был доступ. Каждое соединение можно было проверить и при необходимости заменить. К тому же заклёпочное соединение не боится распространения трещин — у каждого отверстия усилие как бы «останавливается», не переходя на соседний элемент.
Первый большой мостостроительный проект Патона был Мухранский мост через Куру в Тифлисе, построенный в 1909 – 1911 годах. Позже Евгений Оскарович Патон стал одним из ведущих специалистов по расчёту и конструированию клёпаных мостов. Он преподавал в Киевском политехническом институте, написал фундаментальный учебник по мостам, который выдержал несколько изданий. В 1925 году в Киеве по его проекту возвели мост имени Евгении Бош, использовав фрагменты взорванного в годы Гражданской войны Николаевского цепного моста. К концу 1920-х годов Евгений Оскарович был признанным авторитетом в своей области — профессор, автор учебников, создатель инженерной школы.
Ему было пятьдесят восемь лет. Казалось бы, жизнь прожита, и прожита неплохо прожита. Время задуматься о подведении итогов. Как бы ни так!
Поздний поворот
В 1928 году пятидесятивосьмилетний профессор Патон занялся электросваркой.
На вопрос почему это произошло, сам Евгений Оскарович отвечал примерно так: он увидел, что электросварка может дать то, чего заклёпки дать не могут, и не смог пройти мимо. Формальным поводом стало то, что в его лабораторию обратились с практическими вопросами по сварным соединениям — и он обнаружил, что серьёзных научных данных по этой теме почти нет. Типичная патоновская реакция на проблему: раз данных нет — будем добывать данные.
Здесь стоит сделать честную оговорку, которую в восторженных биографиях обычно опускают. Вопрос о том, что «лучше», сварка или заклёпки, до сих пор не имеет однозначного ответа, и Патон это прекрасно понимал. У заклёпочного соединения есть реальные преимущества, перечисленные в предыдущем разделе. Не случайно в авиации заклёпки применяются до сих пор — там усталостные нагрузки критичны, а цена ошибки абсолютна. Например, самолёт Боинг-747 держался на нескольких миллионах заклёпок.
Сварка выигрывает в другом: скорость, монолитность конструкции, меньший вес, возможность автоматизации. Для строительства мостов, судов, резервуаров, железнодорожных вагонов — сварка оказалась революционным решением. Патон это понял раньше других — и в 1929 году основал сварочную лабораторию при КПИ, а в 1934-м на её базе был создан Институт электросварки Украинской академии наук.
Следующие пятнадцать лет он занимался тем, о чём прежде не знал ничего, — и стал в этой области одним из лучших в мире.
Танки и автоматический шов
В 1941 году, когда немецкие войска приближались к Киеву, институт эвакуировали на Урал — в Нижний Тагил, прямо на территорию танкового завода. Там Патон и его сотрудники решили задачу, которую до них никто не решал: автоматическая сварка танковой брони под флюсом.
Задача была нетривиальной. Броневая сталь — материал капризный: при сварке она склонна к образованию трещин, а обычные методы требовали медленной ручной работы квалифицированных сварщиков, которых катастрофически не хватало. Патон предложил сварку под слоем флюса — расплавленного шлака, который защищал шов от окисления и позволял вести процесс автоматически, с постоянной скоростью и стабильным качеством. Между свариваемыми пластинами вставляли стальную проволоку с пониженным содержанием углерода, засыпали флюсом — и автомат проходил шов сам, без рук сварщика.
Производительность выросла в несколько раз. Танки Т-34 пошли с конвейера быстрее. В 1943 году Евгений Патон получил звание Героя Социалистического Труда — за «выдающиеся достижения, ускоряющие производство танков и металлоконструкций». Ему было семьдесят три года.
Здесь самое время вспомнить о человеке с другим именем, который решал похожую задачу другими методами. Оскар Кьельберг (Oscar Kjellberg, 1870–1931) — шведский инженер, ровесник Патона — в 1907 году запатентовал покрытый электрод для ручной дуговой сварки, сделавший сварку практичным промышленным методом. Патон пришёл к той же теме с другой стороны — не через улучшение ручного процесса, а через его полное устранение. Автоматический шов вместо ручного. Это принципиальное различие в подходе.
Мост
После войны Патон вернулся к мостам — но уже совсем другим способом.
В 1950 году началось строительство шоссейного моста через Днепр в Киеве. Патон настоял на том, чтобы мост был цельносварным — без единой заклёпки. Это было беспрецедентно: никто в мире ещё не строил сварных мостов таких размеров. Скептиков хватало. Аргументы у скептиков были разумными: усталостные трещины в сварном шве могут распространяться по всей конструкции; заклёпочное соединение ограничивает распространение трещины механически. На что Патон отвечал: качество автоматического шва под флюсом достаточно высоко, чтобы трещины просто не возникали.
И учёный оказался прав. 5 ноября 1953 года состоялось торжественное открытие первого в мире цельносварного шоссейного моста длиной 1543 метра, соединившего берега Днепра между Выдубичами и Березняками. 26-пролётный автодорожный мост состоит из 264 однотипных блоков длиной по 29 метров; при монтаже было сварено 10 668 метров швов. Мост прошёл испытание колонной танков и артиллерии — без единой трещины.
Евгений Оскарович Патон не дожил до открытия. Он умер 12 августа 1953 года — за три месяца до того, как по его мосту пошли первые машины. Постановлением правительства мосту было присвоено его имя посмертно. Символика, которой трудно придумать равную: инженер, начавший карьеру с заклёпочных мостов, умер за несколько месяцев до открытия первого в мире моста без единой заклёпки. Жизнь замкнулась в круг.
Сын
Борис Евгеньевич Патон (1918–2020) родился в Киеве, когда отцу было сорок восемь лет. Инженерная среда была воздухом, которым он дышал с детства — отец строил мосты, потом организовывал институт, сварочные аппараты стояли в лаборатории рядом с домом. Борис окончил КПИ в 1941 году — буквально в первые дни войны — и сразу уехал с институтом в эвакуацию. С 1945 года работал в Институте электросварки. В 1953 году, после смерти отца, стал его директором. Ему было тридцать пять лет.
Директором он оставался шестьдесят семь лет — до своей смерти в 2020 году в возрасте 101 года. Это само по себе рекорд, достойный отдельного разговора. Президентом Национальной академии наук Украины он стал в 1962 году — и оставался им пятьдесят восемь лет. Академик, которого избирали президентом НАН при Хрущёве, при Брежневе, при Горбачёве, при Кравчуке, при Кучме, при Ющенко, при Януковиче, при Порошенко — и при Зеленском. Что называется, институт пережил эпохи.
Борис Патон не просто управлял унаследованным институтом — он его перестроил и расширил в нескольких совершенно неожиданных направлениях.
Сварка в космосе
Первое неожиданное направление — буквально за пределами Земли.
В июле 1984 года советские космонавты Светлана Савицкая и Владимир Джанибеков вышли в открытый космос на станции «Салют-7» и провели эксперимент по сварке, резке и пайке металла в условиях вакуума и невесомости. Инструмент назывался УРИ — универсальный ручной инструмент. Его разработал Институт электросварки под руководством Бориса Патона.
Проблема была принципиальной: если людям предстоит жить и работать в космосе, им понадобится ремонтировать конструкции — стыковать трубы, заваривать трещины, монтировать новые модули прямо на орбите. Как ведёт себя сварочная дуга в вакууме? Как управлять расплавленным металлом в невесомости, где он не течёт вниз, а плывёт в любую сторону? Эти вопросы никто до Патона не решал систематически. Специально для этой экспедиции был разработан аппарат УРИ, аналогов которому в мире до сих пор нет.
Хирургический шов
Второе неожиданное направление — операционная.
На основе уже достигнутых результатов Борис Патон сделал возможной сварку живых тканей. Идея, по воспоминаниям сотрудников, пришла ему в голову от наблюдения за хирургами: традиционный шов иглой и ниткой — процедура трудоёмкая, оставляющая следы, требующая последующего снятия швов. А что если соединять ткани напрямую, без нитки — высокочастотным электрическим током, буквально сплавляя белковые волокна?
Технология получила название «хирургическая электросварка живых тканей» и была разработана в институте в 1990-е–2000-е годы. Она позволяет соединять внутренние органы, сосуды, мягкие ткани без механических швов — быстрее, с меньшим риском инфицирования и без необходимости снятия. В настоящее время технология хирургической электросварки активно применяется в Украине, России и Белоруссии: всего проведено более 80 тысяч различных операций с её применением. Западные хирурги используют несколько иной подход — лазерную сварку с белковым присадочным материалом, — но принцип тот же: ткань соединяется физически, без нитки.
Шов Патона — так в хирургической среде называют результат этой технологии. Эпоним, добавившийся к мосту спустя полвека.
Сто лет одной фамилии
Евгений Патон занимался своим главным делом — электросваркой — с 1928 по 1953 год: двадцать пять лет. Борис Патон занимался тем же делом с 1945 по 2020 год: семьдесят пять лет. Суммарно — сто лет одного института, одной фамилии, одной темы.
Это редкость даже в истории науки. Семейные научные династии существуют — Кюри, Брэгги, Дарвины. Но обычно сын продолжает дело отца метафорически, выбирая ту же область. Здесь — буквально: тот же институт, та же тема, тот же стол директора.
Что осталось от этого столетия? Мост через Днепр — первый в мире цельносварной, стоит до сих пор и служит Киеву. Метод автоматической сварки под флюсом — стандарт мирового судостроения, мостостроения, машиностроения. Инструмент для сварки в космосе — без аналогов. Технология хирургического шва — десятки тысяч операций. Институт, носящий имя отца, — основанный в 1934 году, работающий по сей день.