Колебания в инженерном деле (1959)

Степан Тимошенко

Степан Прокофьевич Тимошенко - из того ряда ученых, имена которых становятся нарицательными. В естествознании и математике таких примеров весьма много - камера Вильсона, таблица Менделеева, чашка Петри, бином Ньютона, цикл Карно... В технических науках, в механике, этот перечень скромнее. Из тех, что на слуху, - карданный вал, параллелограмм Чебышева, дизель. В этом же ряду - «ферма Тимошенко». Все очень просто: вместо сплошной металлической балки - специально рассчитанный профиль. А в результате - все мосты, краны, опоры во всем мире - все это «фермы Тимошенко». Типично российская фамилия, но когда мы сегодня произносим его имя, приходится добавлять: «американский ученый». Российская наука снова не досчиталась.

Степан Прокофьевич Тимошенко, будущий ученый с мировым именем в области прикладной механики, сопротивления материалов и строительной механики, родился в 1879 году в местечке Шпотовка Конотопского уезда Черниговской губернии. Степан был старшим из трех братьев - Владимир (1883-1971), известный экономист и Сергей (1881-1950), инженер, архитектор.

Научная карьера Степана Прокофьевича начиналась мощно и, что называется, накатисто. В 1889-1896 гг. - обучение в роменском реальном училище. В 1901 г. Тимошенко заканчивает Институт инженеров путей сообщения в Санкт-Петербурге. В 19031905 гг. - лаборант Политехнического института в Санкт-Петербурге. Затем переезжает в Киев: в 1906-1911 гг. - адъюнкт, профессор, декан Киевского политехнического института. Блестящая университетская карьера, казалось, уже дело сделанное. Но в январе 1911 года С.П. Тимошенко вместе с другими профессорами Киевского политеха подписал протест против политики министра просвещения Л.А. Кассо. Реакция Министерства народного просвещения была мгновенной: в феврале 1911 года Тимошенко увольняют из института. Но это уже сформировавшийся профессионал, блестящий механик. Ход набран!

В августе 1911 года Степан Прокофьевич Тимошенко переезжает в город своей alma mater - в Санкт-Петербург. В русской части жизни Тимошенко это был, пожалуй, самый плодотворный в творческом плане период. Он становится профессором Института инженеров путей сообщения и Электротехнического института (1913-1917). Как позже отмечал сам С.П. Тимошенко в первом американском издании своей книги «Колебания в инженерном деле» (1928), «...при создании этой книги автор следовал лекциям по колебаниям, читанным им в 1925 г. для инженеров-механиков компании Вестингауз (Westinghouse Electric and Manufacturing Company), а также некоторым главам ранее опубликованной книги по теории упругости». (Заметим все же, что Тимошенко работал не с чистого листа. Русская школа механиков как раз в то время была на подъеме. Еще в 1908 году, например, опубликован был классический труд «Вибрация судов» выдающегося русского механика, математика, корабела Алексея Николаевича Крылова.)

Но все это будет несколько позже. А пока, в 1917 году, Степан Прокофьевич вновь перебирается в Киев. С осени 1918 года - профессор в Киевском политехническом институте.

Между тем на Украине в это время начинает работать Комиссия по организации Всеукраинской Академии наук (Комиссия Академии). Ее возглавляет академик Владимир Иванович Вернадский. В своем дневнике от 19.VI.1918 года Вернадский записывает: «По делам Комиссии. Ужасная канитель и путаница в Министерстве народного просвещения.

Был С. Тимошенко. Он оказался совсем не украинцем по настроению, а человеком русской культуры. С ним о значении техники для науки. Я думаю, я найду в нем поддержку для развития технического отдела Академии наук».

Если проследить дневниковые записи Вернадского, то очень наглядно видно, как постепенно Тимошенко становится одним из главных действующих лиц в создании Академии наук на Украине. «Удивительно привлекательный своим обликом человек», - пишет о нем Вернадский. Для Владимира Ивановича фактически Тимошенко - правая рука в Комиссии Академии: «Сегодня не хотел говорить об организационных вопросам не повидавшись с Тимошенко». А 26.IX.1919 года Вернадский отметит: «Вчера с Ст. Пр. Тимошенко написали новый временный статут Академии в 14 параграфов. Сегодня исправили».

7 декабря 1919 года их усилия, наконец-то, получают какое-то логическое завершение. «Проведен законопроект об Академии, - пишет В.И. Вернадский, - довольно приемлемый, по-видимому. Можно идти дальше, основываясь на нем. Он стал законом - но никому не известен.»

Между тем ситуация становилась действительно, критической. Опять же из дневников В.И. Вернадского конца 1919 года: «Говорят о панике. Никто не понимает ее причины. Но весь Киев в паническом настроении в связи с возможностью прихода.»

По-видимому, именно в этот период социальной турбулентности в итоге у С.П. Тимошенко созревает решение уехать из страны. 22 декабря 1919 года Вернадский с явным сожалением оставит такую запись в дневнике: «У Тимошенко. С ним разговор о поездке за границу, в славянские земли - в Прагу. Мне как-то и хочется, и жаль, что он уедет. И без средств».

И в июле 1920 года Тимошенко уезжает в «славянские земли», правда не в Прагу, а в К.С.Х.С. - Королевство сербов, хорватов, словенцев. Три года он - ординарный профессор кафедры сопротивления материалов Высшей технической школы в Загребе. А в 1922 году эмигрирует в США.

В Америке карьера С.П. Тимошенко складывается сверхудачно. В 1923-1927 гг. - сотрудник исследовательской лаборатории компании «Вестингауз» в Питтсбурге. Основал отдел прикладной механики в Американском обществе инженеров-механиков. Весной 1927 года становится заведующим кафедрой в Инженерной школе Мичиганского университета. Именно здесь он и подготовил к печати свой классический труд «Колебания в инженерном деле». Первое издание вышло в 1928 году. В предисловии к нему С.П. Тимошенко отмечал:

«С увеличением размеров и скоростей современных машин в инженерных расчетах становится все более и более важным решение задач колебаний. Хорошо известно, что только на основе теории колебаний могут быть полностью выяснены такие практически важные проблемы, как уравновешивание машин, крутильные колебания валов и зубчатых передач, колебания турбинных лопаток и турбинных дисков, прецессия вращающихся валов, колебания рельсового пути и мостов под действием движущихся грузов, колебания фундаментов. Лишь при помощи этой теории можно установить наиболее удачные пропорции конструкций, отодвигающие эксплуатационные условия работы машин возможно дальше от условий возникновения больших колебаний».

Очень быстро книга Тимошенко становится настольной для инженеров во всем мире. Ничего удивительного, ведь достаточно сильно развитый в ней математический аппарат теории колебаний используется автором для решения вполне конкретных инженерных вопросов. Скажем, рассматривая регулятор паровой машины, Тимошенко выводит условие, когда «колебания регулятора, вызванные изменением нагрузки на машину, не будут постепенно затухать и будет наблюдаться хорошо известное явление прыгания регулятора. Метод, использованный выше для анализа устойчивости регулятора, был успешно применен к некоторым другим практически важным задачам, как, например, флаттер самолета, “шимми” автомобильного колеса и осевые колебания паровых турбин».

Ничего удивительного, что перевод первого издания на русский язык был сделан так оперативно: С.П. Тимошенко, «Теория колебаний в инженерном деле», ОНТИ, М. - Л., 1931-1934). С 1928 года книга была дважды переиздана в США (в 1937 и в 1955 годах). Последнее, третье издание, существенно отличается от предыдущих. В предисловии к нему С.П. Тимошенко отмечал: «После появления в 1928 г. первого издания книги «Колебания в инженерном деле» ее предмет вошел почти во все учебные планы подготовки инженеров-механиков. Изучение колебаний становится все более и более важным для инженеров-строителей и получило значительное развитие, в частности, в области нелинейных колебаний. Главной целью настоящего переработанного издания является приспособление книги к задачам обучения и отражение в ней наиболее важных новых результатов».

Его-то и издают на русском языке уже в 1959 году. Переводчик Я.Г. Пановко подчеркивает: «Настоящий перевод сделан с третьего издания. Четкость языка оригинала сделала почти совершенно излишними дополнительные подстрочные пояснения. В отдельных местах добавлены ссылки на отечественную литературу и исправлены мелкие погрешности оригинала».

К тому времени Степан Прокофьевич Тимошенко - профессор-эмеритус (1944) в Стэнфордском университете. Здесь он преподавал и вел исследования с 1936 года. В Америке он - доктор honoris causa четырех университетов и трех политехнических институтов. Член академий наук Польши, Англии, Италии и Национальной академии наук США. Член-корреспондент (1928), иностранный член Академии наук СССР (1964). Почетный член Лондонского королевского общества, Американского общества инженеров-механиков... Удостоен медали Дж. Уатта и Дж. Эвинга (Великобритания).

Надо сказать, что С.П. Тимошенко, как мог, оказывал помощь в спасении русских беженцев в Европе после окончания Второй мировой войны. В частности, он стал одним из членов так называемого «Профессорского фонда». В него входили, например, такие известные русские ученые, проживавшие в США, как социолог Питирим Сорокин, химик Владимир Ипатьев, авиаконструктор Игорь Сикорский... «Сотни людей науки, всемирно известные российские профессора в настоящее время находятся безо всяких средств к существованию в Европе, главным образом в лагерях УНРРА Администрация ООН по восстановлению и помощи>, - отмечалось в обращении Профессорского фонда от 18 сентября 1946 года. - Известных ученых в лагерях так много, что просто совершенно невозможно перечислить все их имена, как и их вклад в области естествознания и техники.

Наша цель - помочь им, дать молодежи шанс продолжить работу, а старшим - возможность выжить, если они уже не смогут применять свои профессиональные знания».

У него были и личные мотивы для этого. В своих воспоминаниях он так описывал ситуацию со своим родным братом, архитектором Сергеем:

«По окончании войны мой брат оказался в одном из лагерей для пленных, организованных американцами. Положение его было очень опасным. Лагеря посещались советскими представителями, которые особенно интересовались людьми, известными своей антикоммунистической деятельностью. <...> Брату посчастливилось, он не был замечен большевиками и смог через год после окончания войны приехать ко мне в Калифорнию. <…> Брат был на два года моложе меня и в молододсти был физически здоровее меня, но тяжелые переживания войны сильно отразились на его здоровье. Он с трудом ходил. Сердце отказывалось служить. <…> Через четыре года, на семидесятом году жизни, он умер».

Сам С.П. Тимошенко последние годы провел в Германии, в Вуппертале с овдовевшей дочерью Анной Хетцельт. Но похоронить себя завещал в Пало-Альто (шт. Калифорния) рядом с могилой жены и вблизи могил братьев.

Степан Прокофьевич Тимошенко (1879-1972)

Колебания в инженерном деле / Перевод Я.Г. Пановко с третьего американского издания, переработанного совместно с Д.Х. Янгом. Государственное издательство физико-математической литературы, Москва, 1959. - 439 с. 22,5 х 14,5 см. Тираж 15 000 экз.