О.БУЛАНОВА
Чего только не придумал человек в ХХ в., чтобы облегчить себе жизнь! Так думают многие, глядя и на экскаватор.
Это невероятно, но экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. Документально историю землеройной техники можно начать писать с начала XV в., когда в венецианском издании «Кодекса Джованни Фонтана» 1420 г. был опубликован рассказ о ковшедолбежной землечерпалке, использовавшейся для углубления дна каналов, расширения морских гаваней.
Но официально идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, предложившему в начале XVI в. схемы экскаваторов-драглайнов. К 1500 г. относится набросок чертежа грейфера для землечерпалки. Несколько лет спустя Леонардо руководил в засушливой Миланской долине прокладкой каналов с помощью землечерпалки собственной конструкции.
В записных книжках ученого наряду с чертежами летательного аппарата есть зарисовки землечерпалки с ковшом-драглайном, а также сооружения, напоминающего конструкцию экскаватора. Драглайн, предложенный Леонардо, в основных чертах напоминает ковш современного экскаватора.
Вот его описание: «Ковш, заостренный, как лемех, спереди и сзади, имеет сито. Это позволит зачерпнуть много грунта и даст стечь воде. Ковш будет подвешен на канатах, которые наматываются на ворот, расположенный на понтоне. Дно ковша может также откидываться, что облегчит его разгрузку». Сейчас, правда, не выпускаются ковши-драглайны с откидным днищем, но этот принцип успешно применяется в ковшах для прямой лопаты.
В 1597 г. для очистки каналов в Венеции была сконструирована и построена плавучая землечерпалка. Автор ее — венецианский механик Буанаюто Лорини, описавший устройство машины в труде «Делле Фортификационе». В 1718 г. проект землеройной машины с двумя ковшами представили Французской Академии наук механики де ла Бальм и Белидор. Механизм работал в портах Тулона и Бреста.
Затем в 1795 г. Роберт Фултон, известный американский изобретатель, создавший первый практически пригодный пароход, сконструировал и первый 4-колесный грейдер-элеватор. Однако испытана машина была только через 70 лет на строительстве дорог в Америке. А в 1796 г. на дноуглубительных работах в английском порту Сандерленд была применена ковшовая драга с приводом от паровой машины. Построена она при участии изобретателя паровой машины Дж.Уатта. За один рабочий ход ковши доставали со дна гавани до 1,5 т грунта, что примерно в 4 раза превышало производительность ручной драги.
Большой вклад в совершенствование экскаватора внесли французы: в 1860 г. инженер М.Кувре создал сухопутный цепной многоковшовый экскаватор с двигателем 15 л.с. Он был испытан на строительстве дороги Седан-Тионвиль, а позднее работал на сооружении Суэцкого канала.
Немало интересных устройств, способствовавших облегчению тяжелого труда на строительстве каналов, дорог, мостов и других сооружений, предложили русские изобретатели. Так, в конце 20-х гг. XIX в. в Петербурге появился ржевский мещанин Немилов. Он уже построил немало мельниц, плотин и мостов, применяя при этом хитроумные машины собственной конструкции и изготовления. Вот и теперь он сдал на заключение генералу Бетанкуру чертежи машины «Для уравнения земли у подошвы реки», «Для выстилки плитою из гранитного камня подошвы между столбов» и «Копра особого устроения, каковые еще нигде не виданы». Трижды пришлось Немилову продлить в столице свой паспорт, ответа он так и не дождался и вернулся на родину ни с чем. А ведь эти проекты, если б были одобрены и приняты, могли сыграть заметную роль в развитии строительных машин.
В те же годы в Петербурге на чердаке одного из домов по Гороховой улице жил «страстный механик» Казаманов. Не имея ни средств, ни материалов, ни инструментов, он умудрялся сооружать модели своих изобретений, среди которых были и своеобразный копер для вбивания свай, и машина «для подъема тяжестей с большею легкостью и удобностию на возвышенность». Технические новинки, созданные этим и другими безвестными изобретателями-самоучками, не нашли ни должного понимания, ни распространения.
Может быть, чуть больше повезло русским землечерпалкам. Первая плавучая землечерпалка мощностью 15 л.с. была создана в Петербургском институте путей сообщения в 1809 г. Предназначалась она для очистки водоемов. В 1811-1812 гг. землечерпалку построили на Ижорском заводе. В 1813-1819 гг. машина работала на очистке Кронштадтского порта. Это был, пожалуй, один из первых многоковшовых экскаваторов.
Позднее в России и за границей были предложены усовершенствованные конструкции землечерпалок. В 1847 г. русский изобретатель Кушелевский сделал еще один шаг в этой области — предложил идею землечерпательной машины, способной работать как на воде, так и на суше. Машина соединяла в себе достоинства речной землечерпалки и сухопутного экскаватора.
В 1854 г. в Петербурге были изданы материалы, подготовленные комиссией, изучавшей природные богатства и хозяйство Пермской губернии. В них опубликованы интересные сведения о первом русском паровом экскаваторе, названном авторами документа «земляным механизмом».
Кем он был построен, членам комиссии не удалось установить. Было известно только, что был этот неизвестный механик родом из Нижнего Тагила, но описанная машина выполняла, по существу, то, что делает экскаватор: она могла перемещаться и «посредством особых устройств» копала руду и производила ее уборку от забоя, подготавливая фронт работ для дальнейшей выемки руды. Так 163 года назад в России в руднике горы Высокой на Урале был применен способ открытой разработки полезных ископаемых с помощью экскаватора.
В начале ХХ в. с развитием электроэнергетической отрасли семимильными шагами развивались и конструкции экскаваторов. В 1905 г. были выпущены первые паровые полноповоротные (с поворачивающейся кабиной) экскаваторы немецкой фирмой «Оренштейн & Коппель». Ковши этих машин вмещали до 4 куб.м земли. В 1910 г. появились первые электроэкскаваторы, а американская фирма «Бюсайрус» выпустила полноповоротный экскаватор на гусеничном ходу. В 1912 г. начал работать первый экскаватор с двигателем внутреннего сгорания на гусеничном ходу. Производство одноковшовых экскаваторов в России было начато в 1901 г. на Путиловском заводе.
Активное строительство железных дорог в США в 30-х гг. XIX в. и нехватка при этом строительных рабочих привели к созданию в 1832-1836 гг. американцем Отисом первого парового одноковшового экскаватора.
Экскаватор был неполноповоротным, имел железнодорожную ходовую часть, был оснащен ковшом 1,14 куб.м, паровым двигателем мощностью 15 л.с., обеспечивал среднюю производительность 45-50 куб.м./час и заменял примерно 50 рабочих. Уже через несколько лет экскаваторы Отиса заменяли 180 рабочих.
Первоначально экскаваторы использовались преимущественно на строительстве железных дорог. Один из первых экскаваторов был продан в Англию в 1842 г., а в 1843 г. четыре из семи построенных Отисом экскаваторов были проданы в Россию для использования при строительстве Николаевской железной дороги. Однако строительные подрядчики не восприняли эти американские машины и в 1848 г. продали на Урал. В Нижнем Тагиле экскаваторы впервые в мировой практике были использованы на вскрышных работах при добыче руды.
Во второй половине XIX в. масштабное строительство железных дорог и каналов потребовало перемещения все больших масс земли, которое уже не могло быть осуществлено с помощью ручного труда землекопов. Это привело к активному развитию разнообразных землеройных машин.
До конца века основные объемы земляных работ на строительстве железных дорог в России выполнялись вручную, поскольку дешевая рабочая сила имелась в избытке. Когда при строительстве западносибирского участка Транссибирской магистрали возникли затруднения с рабочей силой, были закуплены в Америке «землекопные машины». В такие машины впрягались 12-16 лошадей. Для выемки и перемещения грунта использовались также конные волокуши с металлическим ковшом, называвшиеся скреппелами или землеройками.
Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом (2,3 куб.м для легких грузов и 1,5 куб.м для тяжелых) был построен на Путиловском заводе в 1902 г. Производительность его была 100-290 куб.м./час, вес — 65-75 т. До 1917 года было построено 35 таких машин. В начале XX в. экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909-1910 гг. работы велись в две смены по 10 часов каждая. Машины этого типа изготавливались до 30-х гг. XX в.
В отдельных случаях применялись плавучие экскаваторы. Они строились, как правило, неполноповоротными с прямой лопатой. Во второй половине XIX — начале XX в. началось строительство гигантских каналов, при котором требовалось перемещать огромные массы грунта. Суэцкий канал (длина 160 км, начало строительства — 1859 г.) сооружался около 10 лет (в основном вручную). Общая численность рабочих достигала 40 тыс. За время строительства было перемещено примерно 75 млн. куб.м грунта.
При сооружении Панамского канала (1880-1913) было перемещено 160 млн. куб.м грунта. На втором этапе строительства (1903-1913) применялись более ста одноковшовых (преимущественно железнодорожных) и около 20 многоковшовых экскаваторов.
После Первой мировой войны одновременно с общим развитием техники активизировалось и развитие экскаваторов. Двигатели внутреннего сгорания и электропривод, применение гусеничного и шагающего хода позволили существенно увеличить мощности и мобильность экскаваторов.
Экскаваторы стали полноповоротными, увеличились номенклатура их рабочего оборудования и сфера их применения (вскрышные, тоннельные работы и пр.). В США и в России совершенствовались одноковшовые экскаваторы. В Германии начали строить все более мощные многоковшовые экскаваторы. Появились многочисленные специальные машины (канавокопатели и др.).
В СССР производство экскаваторов было организовано в 1931 г., и выпущены первые 15 машин. С 1947 г. Уральский завод тяжелого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире организовал серийный выпуск карьерных экскаваторов с ковшами емкостью 35 куб.м. В 1958 г. на УЗТМ был изготовлен шагающий экскаватор-драглайн с ковшом 25 куб.м и стрелой 100 м, а на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в 1965 г. — экскаватор-лопата с ковшом 35 куб.м для крепких грунтов. В 1975 г. УЗТМ закончил изготовление шагающего драглайна с ковшом емкостью 100 куб.м и стрелой 100 м.
Современные экскаваторы передвигаются по земле на колесах или гусеницах, по рельсам или с помощью специальных опор могут «шагать»; есть и плавающие землечерпалки. Однако едва ли не самым распространенным способом передвижения стал гусеничный ход.
Первые экскаваторы на гусеничном ходу мало походили на современные машины. Еще в начале века они изготовлялись наполовину из деревянных деталей. Деревянной была стрела, из деревянных пластин (траков) состояли гусеницы. Траки, правда, сначала обивали металлическими листами, а позднее гусеницы полностью стали металлическими. Такой экскаватор в 1912 г. был использован в США на строительстве канала Кэлуметсэг.
По материалам сайтов subscribe.ru и pdnr.ru