Применив в пролетных строениях мостов литое железо, Белелюбский первым отметил его высокие качества по сравнению со сварочным. После подробного изучения механических свойств и особенностей обработки этого железа, ученый, несмотря на противодействие со стороны МПС, внедрил его в отечественное мостостроение, создал на него технические условия (ТУ), легшие затем в основу зарубежных ТУ.
Проведя сравнительные испытания считавшегося в ту пору лучшим английского цемента и отечественного, Белелюбский доказал, что наши цементы по своему качеству ничем не уступают заморским. Одновременно ученый выдал рекомендации по выбору песка, выработал номенклатуру вяжущих веществ, провел исследования шлаковых цементов и русской пуццоланы (активная минеральная добавка из смеси вулканического пепла, пемзы, туфа и т. п.). Возглавив комиссию для выработки норм и ТУ по приемке и испытанию цементов, Николай Аполлонович успешно справился и с этой работой. Авторитет ученого в решении любых «цементных» вопросов был столь велик, что его – мостостроителя – много лет избирали вице-председателем, а затем и председателем бюро Съездов русских техников и заводчиков по цементному, бетонному и железобетонному делу.
Когда в начале 1890-х гг. в строительстве появился новый материал – железобетон, Белелюбский стал его страстным пропагандистом. Тщательно изучив новый строительный материал, ученый в 1905 г. организовал комиссию по выработке ТУ для железобетонных работ на основе опыта отечественного строительства и к 1908 г. разработал и утвердил первые нормы. Помимо научных и организационных мер, Николай Аполлонович первым в нашей стране применил железобетон на строительстве мостов, позволивший ему увеличить длину пролетов и разнообразие мостовых конструкций.
Отдельной заслугой материаловеда Белелюбского стала возглавляемая им с 1878 г. механическая лаборатория Института инженеров путей сообщения, преобразованная затем за величайшие заслуги перед отечественной наукой и техникой в Государственную испытательную станцию. Удивительно, но ученый в одиночку (еще с одним помощником) в этой единственной в России лаборатории умудрился исследовать и описать для нужд МПС механические и физические (выветриваемость) свойства почти всех русских строительных материалов! Эта лаборатории стала первым в России местом испытаний сопротивления материалов. Многие результаты исследований Белелюбского легли в основу норм испытаний строительных материалов, рельсов и пр. у нас и за рубежом. Потомкам испытатель оставил громадную коллекцию каменных материалов со всей страны с характеристикой их механических свойств. Ныне эта лаборатория носит имя своего создателя.
Ну и, наконец, о главном детище Белелюбского – мостах. Их Николай Аполлонович спроектировал больше ста, в том числе величайший для своего времени по протяженности и совершенству конструкции Сызранский мост через Волгу, соединивший железнодорожную сеть центра России с Заволжьем и Сибирью; двухъярусный мост через Днепр возле Днепропетровска, разрушенный во время Великой Отечественной войны; Обской мост, связавший два самых крупных и значимых участка Транссиба – Западно-Сибирскую и Средне-Сибирскую железные дороги и послуживший основанием города Ново-Николаевска (Новосибирска)…
Все мосты строителя хороши сами по себе, но во многих ученый заложил еще и новшества, которые стали непременным атрибутом последующих мостовых конструкций у нас и на Западе.
Так, заменяя деревянные конструкции старых мостов металлическими, Белелюбский разработал способ быстрой замены без перерыва движения; впервые в мировой практике предложил конструкцию свободных поперечных балок, стал возводить уникальные насыпи и строить мостовые опоры кессонным способом; существенно улучшил конструкции металлических пролетных строений; впервые применил свободное шарнирное опирание поперечных балок на балансиры, за что был удостоен медали на Эдинбургской выставке в 1890 г.; предложил метод расчета отверстий больших мостов, принятый с тех пор в международной практике мостостроения.
Последним и крупнейшим из мостов Белелюбского, сооруженных в России (были и за рубежом), стал Симбирский (Николаевский) мост (1916) с длиной каждого из 12 пролетов 158,4 м и общей длиной (с учетом подходящей к нему эстакады) 2810 м (четвертое место в мире по длине). На строительстве этого сооружения применялась новейшая техника: кессоны, опускные колодцы, экскаваторы…
Очерк хочется завершить словами академика Г.П. Передерия: «Н.А. Белелюбский своей деятельностью, особенно в области мостостроения, стяжал себе мировую известность. Такая слава редко выпадает на долю инженера, и даром она не дается. Нужно родиться с талантами и задатками, с такой колоссальной энергией, какими обладал Н.А. Белелюбский. Нужно направить эту энергию на большое общественное дело, нужно суметь его довести до успешного конца, и тогда слава приходит как дань благодарности современников и последующих поколений людей».
ОТЕЦ И СЫН АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ
У отца и сына, Евгения Оскаровича (1867–1953) и Бориса Евгеньевича Патонов (род. 1918), у каждого своя судьба, хотя оба занимали по очереди одну и ту же неофициальную должность – главного сварщика страны. Их объединяло не только прямое родство и дело жизни – автоматическая сварка под флюсом, не только громадный вклад в развитие российской науки и техники, но даже звания, должности и заслуги перед Отечеством. Каждый из них – ученый в области сварки, педагог, руководитель научной школы, государственный деятель, депутат Верховного Совета СССР; профессор, академик, член многих академий и научных обществ мира, директор Института электросварки АН УССР в Киеве, автор сотен научных трудов, монографий, открытий; лауреат престижных премий, кавалер двух орденов Ленина, Трудового Красного Знамени и других высших отечественных и иностранных орденов и медалей, Герой Социалистического Труда.
Благодаря созданному Е.О. Патоном в 1934 г. специализированному Научно-исследовательскому институту электросварки город Киев стали называть в мире «столицей электросварки».
Ничего удивительного в том не было, так как Россия является родиной и даже «страной электросварки». Именно русский физик-экспериментатор, профессор, корреспондент Петербургской АН В.В. Петров в 1802 г. открыл явление электрической дуги и в своей книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» (1803) описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность ее применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов. Через 80 лет наш изобретатель Н.Н. Бенардос изобрел электрическую сварку с применением угольных электродов (1882). Затем другой изобретатель Н.Г. Славянов в первый раз применил дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса (1888). Профессор В.Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трехфазную дугу для сварки металлов (1905).
Уже в советское время член-корреспондент АН УССР К.К. Хренов также впервые в мире осуществил дуговую сварку под водой (1932), а отец и сын Патоны разработали целый ряд технологий автоматической сварки под флюсом (Е.О. Патон, 1939), в космосе и под водой (Б.Е. Патон, вторая половина XX в.), чем, собственно, довели этот метод соединения материалов, сооружения мостов и герметизации земных, космических и подводных аппаратов до совершенства.
(Сварочным флюсом называют материал, используемый при сварке для защиты зоны сварки, химической очистки соединяемых поверхностей и улучшения качества шва – буру, борную кислоту, хлориды, фториды. При электрошлаковой сварке флюсы еще выделяют тепло при прохождении через них электрического тока и нагревают свариваемые детали.)
Памятник на могиле Е.О. Патона в Киеве
Создание Института сварки стало знаменательной вехой в развитии электросварки вообще, но не началом творческого пути Е.О. Патона. Впервые электросваркой Евгений Оскарович занялся уже, можно сказать, «на пенсии» – в 1928 г., когда его, заведующего кафедрой мостов, известного своими работами по вопросам статики сооружений, расчета и конструирования железных мостов, коллеги стали называть «Батей», и весь мир знал его как автора более 50 проектов железных клепаных мостов.
Занявшись исследованиями прочности и эксплуатационной надежности сварных конструкций, Е.О. Патон в 1929–1938 гг. сформулировал главные положения по технологическим основам дуговой сварки, теоретически и экспериментально доказал высокую техническую и экономическую эффективность замены клепаных металлоконструкций сварными, а болтов, гаек и прочих креплений сварным швом. Новая технология была внедрена на 20 заводах, производящих вагоны, котлы, балки для мостов и другие ответственные конструкции. Надежность метода была проверена на более чем 100 сварных мостах, среди которых один из крупнейших в мире (1543 м) – первый в мире цельносварной 26-пролетный мост через Днепр в Киеве (1953). Во время монтажа мостовых конструкций было сварено 10 668 м швов. По своему научному значению, по мощи инженерной мысли и по культурно-эстетическому значению в мировой истории этот мост равен Эйфелевой башне в Париже. Ныне это грандиозное сооружение носит имя Е.О. Патона.
