История создания экскаватора. Паровые машины при строительстве дорог и каналов

Без них эти стройки затянулись бы на десятилетия, и далеко не факт, что на них хватило бы рабочей силы. История сталинской индустриализации началась в 1882 году, в городке Бьюсайрус штата Огайо, где на местном заводе Bucyrus Foundry & Manufacturing Company запустили в серийное производство рельсовый паровой экскаватор под названием Thompson`s Iron Steam Shovel - "Железная паровая лопата Томпсона". Этот агрегат стал прообразом для первого и единственного российского дореволюционного парового экскаватора "Путиловец", выпуск которого начался в 1903 году на Путиловском машиностроительном заводе.
В отличие от современных экскаваторов, работающих на гидравлике, у "Бьюсайруса" все рабочие механизмы приводились в действие цепными лебедками. Объем ковша составлял 1,4 кубических ярда, а команда экскаватора состояла из четырех человек: машиниста, он же "командир экипажа", кочегара, слесаря-смазчика и оператора ковша. Кроме того, каждому экскаватору придавалась бригада путейцев из семи человек, которые вручную укладывали перед ним рельсы. Масса машины составляла 75 тонн. Чуть позже появилась более мощная 85-тонная модификация с ковшом на два кубических ярда. Экскаватор Томпсона на момент его создания считался самым производительным в мире. За сутки он мог вынуть и переместить в вагонетки до 4000 кубометров грунта. Для сравнения, суточная норма выработки на одного землекопа составляла в зависимости от сложности грунта от 2,5 до 4 кубометров. Таким образом, одна паровая лопата заменяла до тысячи обычных. При этом она была относительно несложной в производстве и могла выпускаться на любом паровозном заводе.
Неудивительно, что, когда в России в связи с большими масштабами железнодорожного строительства возникла необходимость в экскаваторах, за образец взяли машину фирмы "Бьюсайрус", хотя к 1903 году она считалась уже не новой. С 1903 по 1917 год в Петербурге было построено 37 "Путиловцев", которые работали по всей стране, от Восточной Сибири до Кольского полуострова.
В 1929 году программа индустриализации потребовала возобновления производства экскаваторов. Разработкой новой машины решили не заморачиваться, а просто стряхнули пыль с чертежей "Путиловца" и передали их на Ковровский механический завод, которому предстояло стать флагманом советского экскаваторостроения. Там освоение производства землеройной машины поначалу шло ни шатко, ни валко. Первый прототип сделали только весной 1931 года, второй собрали еще через несколько месяцев. Такие темпы работ, разумеется, начальство не радовали, и их решили резко ускорить, передав завод в ведение ОГПУ. Не знаю (хотя, догадываюсь), какими методами действовали чекисты, но под их чутким руководством предприятие моментально заработало с пулеметной скоростью, выдав в 1932-34 годах, аж 177 экскаваторов. То есть, за три года их сделали почти в пять раз больше, чем дореволюционный Путиловский завод выпустил за 14 лет! В связи с изменением места производства название машины сменили с "Путиловца" на "Ковровца". "Ковровцы" использовались на многих стройках, но большинство из них отправили на строительство канала Москва-Волга, где появление этих мощных агрегатов, позволило резко интенсифицировать земельные работы. К примеру, на так называемой Глубокой выемке в районе Химок десятки тысяч землекопов за первые два года вынули два миллиона кубометров грунта, а за последующие два года 32 экскаватора извлекли из русла будущего канала восемь миллионов кубометров, прокопав гигантскую траншею глубиной 24 метра, шириной - 140 метров и длиной шесть километров. С уверенностью можно сказать, что без "паровых лопат" эта, и многие другие стройки не успели бы завершиться до войны.
Самое удивительное, что некоторые экземпляры "Ковровцев" проработали до конца 1980-х годов. К сожалению, до наших дней ни один из них не сохранился, в "смутные времена" 90-х все эти эпохальные машины были разобраны на металлолом.

Гонка технических вооружений гражданского назначения между Советским Союзом и другими странами в середине прошлого века еще не была ярко выраженной. В основном мир по инерции после Второй мировой войны развивал военную промышленность. В гражданском секторе инженеры не особо торопились с развитием. Впрочем, и до этого времени те же экскаваторы в отечественной промышленности не пользовались такой популярностью, как сейчас. По простой, но дикой для сегодняшних времен причине: большинство землеройных работ производилось вручную с помощью обычных лопат. Ручными инструментами строили даже железную дорогу. В 1843 году царь-батюшка Николай I решил облагодетельствовать строителей и закупил у Америки четыре паровых экскаватора на рельсовом ходу. Но рабочий класс совершенствования не принял и передал через пять лет машины на стройку западносибирской магистрали. Там как-раз руки строителей перестали справляться и экскаваторы пригодились по полной программе. А в 1854 году русские умельцы создали механизм с приводом от паровой машины для вычерпывания земли из забоев на одной из гор под Нижним Тагилом.

В 1843 году Николай I купил у США паровые экскаваторы

1900–1940-е

По образу и подобию американских экскаваторов в России первые одноковшовые «землеройки» производить начали в 1902 году на Тверском экскаваторном (в то время Путиловском) заводе. Модель получила название «Путиловец». Работали новинки царского тяжелого машиностроения на прокладке железнодорожных путей. К поменявшему в стране весь ход истории 1917 году предприятие выпустило всего 35 машин со сменными ковшами (2,3 м 3 для тяжелых грузов и 1,5 м 3 - д ля легких). Попутно закупалась и иностранная техника.

Путиловцы отправились на стройку железных дорог

Затем производство землеройных машин практически остановилось. Почти 10 лет в СССР восстанавливали парк старых американских экскаваторов. Этим занималось Бюро Земмашин при ВСНХ. И только в 1930-ом Совет министров дал указание организовать собственное производство. Проектно-техническая контора экскаваторостроения начала работу. В апреле 1931 года в цехах ремонтного завода НКПС в городе Коврове, где до этого только ремонтировали экскаваторы на рельсовом ходу, построили свою версию 85-тонной «путиловской» машины с ковшом. Несмотря на недоработки, первенец отправился модернизировать железную дорогу в районе города Горький.

«Ковровец» собирали по образу «Путиловца»

А на заводе меж тем принялись устранять ошибки, и в октябре представили второй экземпляр «Ковровца». За два года рабочие выпустили из цехов 177 экскаваторов. Для управления машиной требовались сразу две бригады. При этом, в Союзе пока еще преобладала землеройная техника иностранного производства. К 1935 году на стройках были задействованы 1100 экскаваторов. И большая часть из них была «привязана» к железной дороге.

Первую отечественную полноповоротную модель на гусеничных движителях стал МIIIП-1,5, собранный на Воткинском машиностроительном заводе в 1932 году. Кроме гусениц у него было еще немаловажное отличие от прочих советских «конкурентов» - стрела работала с несколькими видами рабочего оборудования: прямой лопатой, драглайном, краном и грейфером. Да и паровых двигателей у «Воткинца» было целых три. Главный отвечал за передвижение самой машины и работу лебедок. Поворотный и напорный - за работу ковша.

ППГ-1,5 активно использовали на ГУЛАГе. Фото: А. Димитров

В 1934 году Ковровский завод разработал гусеничный экскаватор ППГ-1,5 с двумя основными паровыми двигателями и 15-метровой стрелой, который тут же стал основной рабочей машиной на строительстве ГУЛАГа и прочих мест под патронажем НКВД. Дело в том, что предприятие на два года перешло под контроль чекистов, и те воспользовались положением. С таким руководством рабочие завода умудрялись перевыполнять и без того неподъемный план. Экскаватор работал с тремя видами оборудования: прямой лопатой, драглайном и краном.

«Комсомолец» стал первым массовым экскаватором с двигателем внутреннего сгорания

Примерно в это же время на московском предприятии «Машиностроитель» решают «скрестить» трактор Сталинского тракторного завода и собственный землеройный механизм. Модель, получившая название «Комсомолец», стала первым массовым экскаватором с двигателем внутреннего сгорания (мощность 32 л. с.). Небольшой объем ковша - всего 0,35 м 3 - позволил использовать машину в разных секторах народного хозяйства. А после модернизации, заключавшейся в применении напорного механизма, модель получила индекс МI-ДВ-0,35 и признание со стороны армии.

В «Лазарь Каганович» или ЛК-0,5 устанавливали ДВС от тракторов

В 1936 году инженеры Ковровского завода построили гусеничный экскаватор «Лазарь Каганович» с ковшом объемом 0,5 м 3 , сокращенно - ЛК-0,5. Он был оснащен дизельным двигателем от трактора ЧТЗ-С60, спрятанным в металлический кузов, установленным на траках с 4 опорными катками. Модель снабжали 7 видами рабочего оборудования. А к 1940 году появилась обновленная версия ЛК-0,5-А. Количество видов рабочего оборудования сократилось до четырех, число опорных катков увеличилось до пяти, а двигатель был заменен на 65-сильный.

Первый советский карьерный экскаватор М-IV-Э

В том же году началась эра карьерных экскаваторов СССР. Уральский завод тяжелого машиностроения представил модель М-IV-Э. За его работу отвечали электромоторы, которые приводили в движение как саму машину, так и стрелу с единственным рабочим оборудованием - ковш емкостью 3 м 3 . Впрочем, можно было установить удлиненную стрелу, но ковш на ней уже был меньше - 2 м 3 .

В конце 1930-х годов на заводе «Машиностроитель» освоили выпуск новой модели ПГ-0,35. Поворотная платформа установлена на гусеничных движителях, а в качестве силовой установки использовался керосиновый двигатель мощностью 52 л. с.

Еще одну разработку на предприятии выпустили с использованием двигателя от ЧТЗ С-60. В полноповоротной гусеничной модели ПДГ-0,57, как и в ПГ-0,35, для управления экскаватором использовался главный трансмиссионный вал. Он был связан с реверсивным механизмом, который отвечает за поворот платформы.

Начало сегменту мобильных экскаваторов положили на Ленинградском машиностроительном заводе НКПС, где землеройную установку установили на шасси грузового ЯГ-6. Конструкция получила индекс ДА-0,25. Последняя цифра традиционно для того времени обозначала объем ковша. Механизмы экскаватора приводились в движение отдельным 40-сильным бензиновым двигателем. Как отмечают наши коллеги из TechStory.ru, «главный трансмиссионный вал передает движение реверсивному механизму, имеющему ленточные фрикционы внутреннего зацепления. Передний вал лебедки предназначен для тягового или напорного барабана, задний вал - для подъемного барабана. Лебедка подъема стрелы установлена на валу подъемного барабана и приводится в движение через червячную передачу от верхнего ходового механизма. Все вращающиеся валы снабжены шариковыми и роликовыми подшипниками».

Аналогичная конструкция была и у модели Д-0,25 производства Кунгурского завода. Только экскаватор был размещен не на шасси грузовика, а на рамных гусеницах многоопорного типа.

Параллельно на этом же предприятии выпустили модель ТР-0,25. Механизмы для копания грунта разместили на базе трактора ЧТЗ С-60. Чтобы груз в ковше стрелы не перевернул машину, на передней части трактора установили противовес.

СЭ-3 обладал большим запасом мощности

После второй мировой войны в стране понемногу стали возобновлять выпуск экскаваторов. На Уралмаше вспомнили о чертежах, подготовленных еще в 1940 году. Тогда инженеры усовершенствовали модель М-IV-Э, но не успели запустить в производство. И вот в 1947 году, после очередных модернизаций с учетом последних на тот момент технических достижений, из цеха вышел СЭ-3. И хотя стандартный объем ковша был 3 м 3 , на советских карьерах машины эксплуатировали даже с пятикубовыми ковшами - настолько мощным был запас прочности.

В 1945 году на Ковровском заводе разработали дизельный экскаватор Д-107 с ковшом емкостью 0,5 м 3 . Правда, массово производить модель стали только два года спустя. Через некоторое время появились новые модификации - с дизельным двигателем мощностью 80 л. с. и электродвигателем мощностью 40 л. с., получившие индексы Э-505 и Э-504 соответственно. Производительность модели для того времени была очень хорошей до 100 м 3 в час.

В 1947 году начался выпуск модернизированного экскаватора-канавокопателя ЭТ-351 для рытья траншей глубиной до 3,5 м.

1950-е

В 1950 году в Стране Советов появился первый массовый экскаватор на пневмоколесном ходу - Э-255 с ковшом объемом 0,25 м 3 . Управление было рычажно-гидравлическим. Модель сразу приняли на службу в Советскую армию. Правда, позже 255-й перестал устраивать служивых. Даже несмотря на увеличение объема ковша до 0,35 м 3 (со сменой индекса на Э-353). Причиной стала небольшая глубина копания - до 2,6 м.

Э-255 использовали как для строительства, так и для военных целей

1952 год стал весьма значимым для советского экскаваторного строения. Сотрудники отдела кранов и экскаваторов Всесоюзного Научно-Исследовательского Института строительного и дорожного машиностроения создали первую лопату с гидравлическим приводом. Правда, пока только на бумаге. В качестве базового шасси предусматривалось использование полноприводного ГАЗ-63 с укороченной на полметра рамой. Проект носил название Э-151, которое расшифровывалось достаточно просто: экскаватор с ковшом 0,15 м 3 первой модели. Лопата могла быть как прямой, так и обратной. Высота и глубина копания достигали 2 м. Но несмотря на перспективную гидравлику в сравнении с другими экскаваторами эта модель проигрывала по всем параметрам, поэтому опытный образец для народного хозяйства так и не был построен. Зато новинкой заинтересовались в главвоенстрое Министерства Обороны СССР, и в 1953 год первый Э-151 увидел свет. Во время испытаний выяснилось, что машина мало приспособлена к реальным условиям работы, в частности, при копании твердых грунтов она попросту опрокидывалась. Поэтому инженеры в спешном порядке начали доработку.

Э-151 часто опрокидывался еще при испытаниях

В 1953 году инженеры Ковровского завода модернизировали свои ставшие популярными модели. В частности, вместо зависимого напорного механизма установили комбинированный, а также уширили гусеничный ход. Новые версии пустили в производство под индексами Э-505А и Э-504А.

В 1955 году Э-505А снабдили более емким ковшом - 0,65 м 3 и запустили в серийное производство под индексом Э-651. В это же время конструкторы обратили свои взоры на незаслуженно забытый Э-505 и, оснастив его пневматикой, наладили выпуск под индексом Э-506.

В 1956 году сразу два завода - в Саранске и в Киеве - начинают выпускать доработанную версию Э-151. Вместо грузовика-коротыша решили задействовать тракторы МТЗ-Л5 и М5. Для установки землеройного оборудования у шасси увеличивали колеи.

В 1957 году инженеры наконец дорабатывают модель Э-353 и запускают в серийное производство под индексом Э-302. Двигатель мощностью 37 л. с. расположили вдоль кузова, управление сделали пневматическим. Объем ковша составлял 0,3 м 3 , вылет стрелы достигал 5 м. Немаловажным преимуществом был подключаемый передний привод, делавший экскаватор едва ли не вездеходом.

Э-305 на шасси грузовика ЯАЗ-214 долгое время использовали военные

Через два года платформу 302-го установили на шасси грузовика ЯАЗ-214, что обрадовало военных. Правда, управление было уже пневмомеханическим, в отличие от прародительской модели. Новая мобильная землеройная модель пошла в производство под индексом Э-305.

Примерно в это же время появился экскаватор Э-303 на гусеничном ходу с ковшом емкостью 0,3 м 3 с пневморычажным управлением. Он, как и вариант с удлиненным ходом Э-304, был унифицирован с 302-й моделью. Но если 303 и 302 могли работать с прямой и обратной лопатами, то Э-304 оснащался только обратной.

p.s.

Благодарим за предоставленные фото проекты TechStory.ru и AutoWP.ru

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Экскаватор – основной тип землеройных машин, оснащенных ковшом. Его основным назначением является разработка грунтов (горных пород, полезных ископаемых) и погрузка сыпучих материалов из штабелей.

Конечно же, экскаваторы, как и многие старые аналоги техники, применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме. Тогда они использовались для углубления русел рек и каналов. Однако задокументированная история возникновения землеройных машин начинается в 16 веке, когда Леонардо да Винчи предложил первые схемы экскаваторов - драглайнов. Так, к 1500 году относится набросок чертежа грейфера для землечерпалки. Несколько лет спустя ученый руководил прокладкой каналов в засушливой Миланской долине, где он и применил землечерпалку собственной конструкции.

В 1718 году французские механики де ла Бальм и Белидор представили проект землеройного устройства с двумя ковшами. Механизм работал в портах Тулона и Бреста. А в 1773 г. в США вышла книга с рисунком первого деревянного колесного скрепера, который перемещала лощадь. Скрепер был построен и работал на сооружении дорог.

В 1832-1836 годах в Америке шло активное строительство гигантской сети железных дорого, что вызвало нехватку человеческой рабочей силы. Тогда американский инженер Элиша Грейв Отис, больше известный нам как изобретатель безопасного лифта, разработал первый паровой одноковшовый экскаватор. Он был неполноповоротным, имел железнодорожную ходовую часть, был оснащен ковшом 1,14 м куб., паровым двигателем мощностью 15 л.с., обеспечивал среднюю производительность 45-50 куб.м/час и заменял примерно 50 строительных рабочих. Первоначально экскаваторы Отиса использовались преимущественно на строительстве железных дорог, где уже через несколько лет заменяли более 200 рабочих.

В 1847 году русский механик Кушелевский предложил идею землеройной машины, которая могла бы работать как на воде, так и на суше. Этот экскаватор должен был объединить в себе все преимущества речной землечерпалки и сухопутного экскаватора.

В начале 20 века, с развитием электроэнергетической отрасли быстро развивалась и конструкция экскаваторов. В 1905 году немецкая фирма "Оренштейн & Коппель" выпустила первые паровые полноповоротные машины, то есть экскаваторы с поворачивающейся кабиной. Ковши этих машин вмещали до 4 кубометров земли.

В 1910 году американская фирма "Бюсайрус" выпустила в свет полноповоротный экскаватор на гусеничном ходу. В этом же году появились первые электрические экскаваторы. Начиная с 1912 года начал работать первый экземпляр с двигателем внутреннего сгорания на гусеничном ходу. А еще через четыре года в экскаваторы стали устанавливать дизельные двигатели.

В наши дни экскаваторы классифицируются по типу шасси, типу привода, типу рабочего оборудования, возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности. Они способны работать практически в любых условиях и на любых поверхностях с невероятной грузоподъемностью.

Современные ковшовые экскаваторы ушли далеко вперед с технической стороны, хотя несомненно без инженерной мысли прошлых столетий неизвестно, какая техника использовалась бы сейчас.

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия — многоковшовые и периодического (цикличного) действия — одноковшовые.

Применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов.

Документально историю землеройной техники, в частности экскаваторов, можно начать писать с начала 15 века, когда в венецианском издании «Кодекса Джованни Фонтана» 1420 года был опубликован рассказ о ковшедолбежной землечерпалке, использовавшейся для углубления дна каналов, расширения морских гаваней.

Но официально идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 в. предложил схемы экскаваторов-драглайнов. К 1500 году относится набросок чертежа грейфера для землечерпалки. Несколько лет спустя Леонардо руководил прокладкой каналов в засушливой Миланской долине. На земляных работах он применил землечерпалку 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 да Винчи, 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 году для очистки каналов в Венеции была сконструирована и построена плавучая землечерпалка. Автором ее был венецианский механик Буанаюто Лорини, который описал устройство машины в труде “Делле Фортификационе”. Далее в 1718 г. проект землеройного устройства с двумя ковшами представили Французской Академии наук механики де ла Бальм и Белидор. Механизм работал в портах Тулона и Бреста.

Затем в 1795 году известный американский изобретатель, создавший первый практически пригодный , Роберт Фултон сконструировал и первый четырехколесный грейдер-элеватор. Однако испытана машина была только через 70 лет на строительстве дорог в Америке. Но в 1796 году на дноуглубительных работах в английском порту Сандерленд была применена ковшовая драга с приводом от паровой машины. Построена она при участии изобретателя Джеймса Уатта. За один рабочий ход ковши доставали со дна гавани до полутора тонн грунта, что примерно в 4 раза превышало производительность ручной драги.

Большой вклад в развитие технологии экскаваторостроения внесли французы: в 1860 году инженер М. Кувре создал сухопутный цепной многоковшовый экскаватор с двигателем 15 лошадиных сил. Он был испытан на строительстве дороги Седан - Тионвиль, а позднее работал на сооружении Суэцкого канала. А уже 1862 году на улицах Парижа появился первый паровой каток с обеими ведущими осями. Изобретателем машины был механик Балейсон. Однако паровые катки большого распространения не получили. Ведь для поддержания необходимого давления в его котле требовалось сжигать 60- 80 килограммов топлива в час.

Русские изобретатели предложили немало интересных устройств, способствовавших облегчению тяжелого труда на строительстве каналов, дорог, мостов и других сооружений. Так, в конце 20-х годов 19 века 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”, “Машины 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 Гороховой улицы у Каменного моста жил “страстный механик” Казаманов. Не имея ни средств, ни материалов, ни инструментов, он умудрялся все же 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 этими и другими безвестными изобретателями-самоучками, не нашли ни должного понимания, ни должного распространения.

Может быть, чуть больше повезло русским землечерпалкам. Первая плавучая землечерпалка была создана в Петербургском институте путей сообщения в 1809 году. Ее мощность составляла 15 лошадиных сил. Такое устройство могло заменить труд многих людей. Предназначалась эта машина для очистки водоемов. В 1811-1812 годах землечерпалку построили на Ижорском заводе. Начиная с 1813 и по 1819 год машина работала на очистке Кронштадтского порта.

Позднее в России и за границей были предложены усовершенствованные конструкции землечерпалок. Но это был, пожалуй, один из первых многоковшовых экскаваторов.

В 1847 году русский изобретатель Кушелевский сделал еще один шаг в этой области. Он предложил идею землечерпательной машины, которая могла работать как на воде, так и на суше. Эта машина соединяла в себе достоинства речной землечерпалки и сухопутного экскаватора.

В 1854 году в Петербурге были изданы материалы, подготовленные комиссией, изучавшей природные богатства и хозяйство Пермской губернии. В них опубликованы интересные сведения о первом русском паровом экскаваторе, который авторы документа и назвали “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”, говорилось в описании машины, копала руду и производила ее уборку от забоя, подготавливая фронт работ для дальнейшей выемки руды. Так, почти 130 лет назад в России в руднике горы Высокой на Урале был применен способ открытой разработки полезных ископаемых с помощью экскаватора.

В начале 20 века, с развитием электроэнергетической отрасли семимильными шагами развивались и конструкции экскаваторов. В 1905 году были выпущены первые паровые полноповоротные (с поворачивающейся кабиной) экскаваторы немецкой фирмой “Оренштейн & Коппель”. Ковши этих машин вмещали до 4 кубометров земли. В 1910 году появились первые электрические экскаваторы, а американская фирма “Бюсайрус” выпустила в свет полноповоротный экскаватор на гусеничном ходу. Начиная с 1912 года начал работать первый экскаватор с двигателем внутреннего сгорания на гусеничном ходу.

Производство одноковшовых экскаваторов в России было начато в 1901 на Путиловском (ныне Тверской экскаваторный) заводе.

Активное строительство железных дорог в США в тридцатых годах девятнадцатого века и нехватка при этом строительных рабочих привели к созданию в 1832-1836гг американцем Отисом первого парового одноковшового экскаватора (Рис. 1).

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 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 девятнадцатого века 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.

В Германии применялись «строительные локомобили» (Рис. 2), оснащенные одноканатными грейферами.

До конца века основные объемы земляных работ на строительстве железных дорог в России выполнялись вручную (лопаты, тачки, грабарки), поскольку дешевая рабочая сила существовала 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, которые назывались «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 грузов) был построен на Путиловском заводе в 1902 году. Производительность его была 100-290 куб.м./час, вес 65-75 т. До 1917 года было построено 35 таких машин. В начале XX века экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909-1910 годах работы велись в две смены по 10 часов каждая. Машины этого типа (Рис. 3) изготавливались до 30-х годов XX века.

В отдельных случаях применялись плавучие экскаваторы. Плавучие экскаваторы выполнялись, как правило, неполноповоротными с прямой лопатой. Во второй половине XIX — начале XX веков 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, занятых на постройке, достигала 40 тысяч человек. За время строительства было перемещено примерно 75 млн. кубометров грунта.

При сооружении Панамского канала (1880-1913гг) было перемещено 160 млн. кубометров грунта. На втором этапе строительства (1903-1913гг) применялись более ста одноковшовых (преимущественно железнодорожных) и около 20-ти 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, увеличилась номенклатура их рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драгляйн, струг и пр.) 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. Выпущены первые 15 машин. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире организовал серийный выпуск карьерных экскаваторов с ковшами ёмкостью 3-5 м3. В 1958 на УЗТМ был изготовлен шагающий экскаватор-драглайн с ковшом 25 м3 и стрелой 100 м, а на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в 1965 — экскаватор-лопата с ковшом 35 м3 для крепких грунтов. В 1975 УЗТМ закончил изготовление шагающего драглайна с ковшом ёмкостью 100 м3 и стрелой 100 м. УЗТМ осваивает наиболее мощную карьерную лопату, с ковшом 20 м3, для крепких грунтов (1976).

Уже в начале 50-х годов XX века использовались гигантские экскаваторы с ковшами объемом до 30 куб.м. (ЭГЛ-15 Ново-Краматорского завода, американские экскаваторы Марион, Бюсайрус и др.).

Во второй половине XX века традиционные типы экскаваторов совершенствовались в основном за счет применения новых машиностроительных технологий и оборудования (гидропривод и пр.).

Ручной труд на земляных работах сохранился только в тех случаях, когда имеется избыток бесплатной рабочей силы либо при малом объеме и стесненных условиях работ, не позволяющих применить необходимую землеройную технику.

Современные экскаваторы, бульдозеры и другие землеройные машины 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 тяжелых машин стал гусеничный ход. Машины на таком ходу могут надежно перемещаться по неровной поверхности, работая на стройке, в котловане или в карьере, добывая полезные ископаемые. Проблема надежного передвижения землеройных машин всегда занимала их создателей.

Еще в начале прошлого века в различных странах пытались заменить колесный ход на какой-либо другой. В России в 1879 году русский крестьянин Федор Блинов получил, как тогда говорили, привилегию на «Вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по проселочным дорогам». К тому времени уже были построены железные дороги, уже были известны рельсы. И изобретателю пришла идея использовать замкнутые и перебегающие по каткам «рельсы в качестве ходового устройства. Изучение чертежей и описания этого изобретения показало, что «вагон» Блинова не что иное, как гусеничный трактор. Такие машины начали строить за границей лишь в XX веке.

Освоение гусеничных тракторов позволило уже в начале 20 века использовать их как базу для землеройных машин, которые стали широко применяться при строительстве дорог, водных путей, в горнодобывающей промышленности.

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 году был использован в США на строительстве канала Кэлуметсэг.

На сегодняшний день производством и выпуском данной специализированной техники занимаются ряд иностранных и российских заводов, поставляя на мировой рынок технологичные, функциональные машины. Различают одноковшовые экскаваторы (драглайн, механическая лопата и прочие) и экскаваторы многоковшовые (цепные и роторные). Характеристики устройств (мощность, объем ковша и т.д.) могут быть различными и подбираются индивидуально в зависимости от типа и сложности работ, для выполнения которых они ориентированы. Также существует выбор дополнительного навесного оборудования.

Если задать вопрос: "без чего были бы невозможны великие стройки первых пятилеток?", то одни наверняка скажут - "без ГУЛАГа", другие - "без революционного энтузиазма трудящихся масс", третьи - "без железной воли партийного руководства", но на самом деле они были бы физически невозможны (по крайней мере, в сопоставимые сроки) без паровых экскаваторов, позволивших в десятки раз ускорить темпы земляных работ. Без них эти стройки затянулись бы на десятилетия, и далеко не факт, что на них хватило бы рабочей силы.

Вот об экскаваторах-то мы и поговорим. История сталинской индустриализации началась в 1882 году, в городке Бьюсайрус штата Огайо, где на местном заводе Bucyrus Foundry & Manufacturing Company запустили в серийное производство рельсовый паровой экскаватор под названием Thompson`s Iron Steam Shovel - "Железная паровая лопата Томпсона". Этот агрегат стал прообразом для первого и единственного российского дореволюционного парового экскаватора "Путиловец", выпуск которого начался в 1903 году на Путиловском машиностроительном заводе.

Машина Томпсона представляла собой яркое воплощение стимпанковских технологий. Она монтировалась на длинной четырехосной железнодорожной платформе и напоминала товарный вагон. Горизонтальный котел паровозного типа запитывал три одноцилиндровых паровых двигателя суммарной мощностью 150 л.с. Один обеспечивал движение экскаватора, другой - горизонтальный поворот стрелы, а третий - движение ковша. Котел работал на дровах или на угле. Кабина освещалась керосиновыми лампами.

В отличие от современных экскаваторов, работающих на гидравлике, у "Бьюсайруса" все рабочие механизмы приводились в действие цепными лебедками. Объем ковша составлял 1,4 кубических ярда, а команда экскаватора состояла из четырех человек: машиниста, он же "командир экипажа", кочегара, слесаря-смазчика и оператора ковша. Кроме того, каждому экскаватору придавалась бригада путейцев из семи человек, которые вручную укладывали перед ним рельсы. Масса машины составляла 75 тонн. Чуть позже появилась более мощная 85-тонная модификация с ковшом на два кубических ярда.

Экскаватор Томпсона на момент его создания считался самым производительным в мире. За сутки он мог вынуть и переместить в вагонетки до 4000 кубометров грунта. Для сравнения, суточная норма выработки на одного землекопа составляла в зависимости от сложности грунта от 2,5 до 4 кубометров. Таким образом, одна паровая лопата заменяла до тысячи обычных. При этом она была относительно несложной в производстве и могла выпускаться на любом паровозном заводе.

Неудивительно, что, когда в России в связи с большими масштабами железнодорожного строительства возникла необходимость в экскаваторах, за образец взяли машину фирмы "Бьюсайрус", хотя к 1903 году она считалась уже не новой. С 1903 по 1917 год в Петербурге было построено 37 "Путиловцев", которые работали по всей стране, от Восточной Сибири до Кольского полуострова.

В 1929 году программа индустриализации потребовала возобновления производства экскаваторов. Разработкой новой машины решили не заморачиваться, а просто стряхнули пыль с чертежей "Путиловца" и передали их на Ковровский механический завод, которому предстояло стать флагманом советского экскаваторостроения. Там освоение производства землеройной машины поначалу шло ни шатко ни валко. Первый прототип сделали только весной 1931 года, второй собрали еще через несколько месяцев.

Такие темпы работ, разумеется, начальство не радовали, и их решили резко ускорить, передав завод в ведение ОГПУ. Не знаю (хотя, догадываюсь), какими методами действовали чекисты, но под их чутким руководством предприятие моментально заработало с пулеметной скоростью, выдав в 1932-34 годах аж 177 экскаваторов. То есть, за три года их сделали почти в пять раз больше, чем дореволюционный Путиловский завод выпустил за 14 лет! В связи с изменением места производства название машины сменили с "Путиловца" на "Ковровца".

"Ковровцы" использовались на многих стройках, но большинство из них отправили на строительство канала Москва-Волга, где появление этих мощных агрегатов, позволило резко интенсифицировать земельные работы. К примеру, на так называемой Глубокой выемке в районе Химок десятки тысяч землекопов за первые два года вынули два миллиона кубометров грунта, а за последующие два года 32 экскаватора извлекли из русла будущего канала восемь миллионов кубометров, прокопав гигантскую траншею глубиной 24 метра, шириной - 140 и длиной шесть километров. С уверенностью можно сказать, что без "паровых лопат" эта, да и многие другие стройки не успели бы завершиться до войны.

Самое удивительное, что некоторые экземпляры "Ковровцев" проработали до конца 1980-х годов. К сожалению, до наших дней ни один из них не сохранился, в "смутные времена" 90-х все эти эпохальные машины были разобраны на металлолом.

Чертеж экскаватора Томпсона, выпускавшегося фирмой "Бьюсайрус"

"Паровая лопата" Томпсона на Панамском канале. В работах по строительству этого масштабного гидротехнического сооружения было задействовано 119 экскаваторов, из них 77 - фирмы "Бьюсайрус".

Еще один экскаватор той же марки. Благодаря снятому борту хорошо виден цилиндр паровой машины, приводившей в действие механизм поворота стрелы.

Экскаватор Томпсона на песчаном карьере где-то в США. На борту написано название фирмы-производителя.

"Путиловец" - российская копия "Бьюсайруса".

"Путиловец" на строительстве Сибирской (Амурской) железной дороги в 1912 или 1913 году. Обратите внимание на мужика с топором на задней площадке, который колет дрова для топки.

Поначалу земляные работы на канале Москва-Волга велись вот так. Производительность была где-то на уровне Древнего Египта.

Потом появились "Ковровцы" и дела пошли веселее.

Первый прототип машины тоже отправили на постройку канала. Обратите внимание на аббревиатуру НКВД на борту кабины. Снимок сделан в 1934 году в районе Глубокой выемки.

Сборка "Ковровца" или "Путиловца", присланного на строительство Саратовского завода сельскохозяйственных машин.