История экскаватора. Первые отечественные экскаваторы. По эксплуатационному предназначению

поведают о невероятных возможностях и разнообразии моделей этих машин. Изначально изобретенные для землеройных работ они стали универсальной строительной техникой, работающей во благо человека. Разработаны плавающие, карабкающиеся и другие специальные модели для выполнения самых сложных работ.

Слово экскаватор произошло от латинского слова «excavo» – выкапывать или выдалбливать . Первые землеройные машины были придуманы в Италии в 1420 году для расширения гаваней, а также увеличения глубины каналов.
Экскаватор весьма многофункционален и кроме рытья ям он может поднимать и загружать, рыхлить и толкать землю, а также трамбовать ее за счет собственного веса . Оснащенный гидромолотом он способен долбить, буром – делать отверстия, а гидроножницами – разрушать конструкции без сейсмического воздействия.
Экскаватор может быть двух видов – гусеничный и колесный . Первый продвигается даже там, где нет дорог, а второй используется для городских условий.
Возможности поворота кабины экскаваторов зависят от предназначения – от 90 до 360 градусов . Полноповоротные модели могут осуществлять неоднократный полный поворот. Это дает уникальное преимущество начать двигаться в другую сторону простым поворотом кабины.
Первые чертежи машин, которые напоминали экскаватор, принадлежат Леонардо да Винчи в самом начале 16 века . Изображенный набросок изображает грейфер, который позже использовался для прокладки каналов в сухой Миланской долине.
Первая механизированная землеройная техника была запатентована в 1839 году американцем Вильямом С. Отисом . Однако умер и не успел воплотить свою идею в жизнь – патент пролежал «мертвым грузом» 40 лет в семейном архиве.
Первые сконструированные землеройные машины именовались «паровыми лопатами» . Они работали за счет парового двигателя, но были малоэффективны. Кроме того, стоимость их работы была в разы дороже дешевой рабочей силы.
Первый выпущенный заводом в 1882 году экскаватор носил название «Bucyrus» (Бьюсайрус) . Это была конструкция Дж. Томпсона, предназначенная работать на железной дороге, где не хватало рабочей силы. В России использовали копию этой машины под именем «Путиловец».
При строительстве Панамского канала участвовали 119 паровых землеройных машин . Причем 77 из них были марки «Bucyrus». Считается, что это была сложнейшая стройка начала 20-го века.
Самый огромный в мире представитель этой техники построен немецкой фирмой Krupp - "Баггер 288" . Его размеры огромны: в высоту – 93 метра, в длину – 211 метров. Весит гигант 13 тыс. тонн, а для управления им нужно 5 человек. За час работы он может выкопать 10 тыс. кубов породы благодаря ротору с множеством ковшей размером около 5-ти этажного дома. Стоит "Баггер 288" ≈ 100 млн долларов.
Самый тяжелый землеройный экскаватор с одним ковшом - Bucyrus RH400 от Caterpillar . Он весит 889 тонн, ширина его ковша 8,6 метров – за один заезд он берет 45 м3 породы. Он имеет 16-цилиндровый двигатель с мощностью 4,4 тыс. лошадиных сил.
Самый миниатюрный экскаватор – это мини-модель Komatsu PC01-1 . Он впервые демонстрировался в России в 2008 году. Испытательной площадкой для него было подобие детской песочницы, ведь его масса всего 380 кг, размеры 2,1х0,58х1,35 метра, а объем ковша 0,008 м3.
Существуют экскаваторы-амфибии, оснащенные понтонами . Благодаря этому они могут работать на воде и в болотах. Они незаменимы при выполнении работ в болотистой местности или для землеройных работ на водоемах.
Интересную конструкцию имеет «шагающий экскаватор» или экскаватор-паук . Он имеет четыре ноги с колесами, вращающимися по вертикали и горизонтали независимо от других трех колес. Благодаря этому он буквально карабкается по склонам гор, заходит в труднодоступные русла рек и озер.
В чем разница экскаватора и бульдозера? Первый используется для рытья ям, а другой для их засыпки и разравнивания – отсюда различная форма ковша . У экскаватора ковш на длинном манипуляторе узкий и глубокий, а у бульдозера – на коротких упорах, широкий и практически плоский.

Любая техника, которую когда-либо проектировал и создавал человек, была призвана минимизировать людской труд и повысить человеческие возможности. Важной группой строительных машин, которые освободили человечество от тяжелого физического труда и позволили ему проводить колоссальные по своим масштабам строительные и изыскательные работы, стали экскаваторы. Поначалу человечеством был изобретен кабельный экскаватор.

Фото кабельного экскаватора

Его принцип работы был схож с работой подъемного крана и заключался в перемещении тележки и ковша по несущим канатам. Само создание кабельных экскаваторов было результатом совокупных усилий многих предприятий в течение нескольких десятилетий.

Некоторые из этих предприятий, например такие как Gradall или Caterpillar cтали известнейшими брендами, само имя которых ассоциируется с понятием экскаватора. Другие – давно исчезли, разрушенные экономическими неурядицами или поглощенные более удачливыми конкурентами. На сегодняшний же день, за исключением некоторых образцов горных драглайнов, кабельные экскаваторы практически почили в бозе, уступив свое место экскаваторам на гидравлике.

Однако, разумеется, история создания экскаватора началась в далеком 18 веке с изобретения парового двигателя.

Первый паровой экскаватор был построен 23-летним американским инженером Уильямом Отисом в 1836 году. Именно этого изобретателя можно по праву назвать его «отцом».

Первый прототип будущего экскаватора оказался довольно неудачным, и в 1837 году совместно с опытным инженером Джозефом Харрисоном-младшим Отис строит улучшенную версию своей машины, которая уже соответствует его требованиям.

Хотя Уильям Отис подал свою первоначальную заявку на патент парового экскаватора 15 июня 1836 года, пожар в патентном бюро уничтожил эти документы. Его второе заявление от 27 октября 1836 года было одобрено патентным бюро лишь 24 февраля 1839 года. Таким образом, официальной датой изобретения парового экскаватора стал не 1836, а 1839 год.

Созданную машину сам Отис называл «крановой лопатой для выемки грунта и удаления земли», в народе же его машины прозвали «Лопатами Отиса». Они являлись довольно маломощной – до 20 лошадиных сил, неуклюжей и громоздкой техникой и были лишь частично поворотными, так как стрела его парового экскаватора не могла двигаться более чем на 180 градусов.

Фото «Лопаты Отиса», сделанное в 1869 году у Висячей скалы в каньоне Эхо, штат Юта, США

В одной из американских газет того времени писали, что «Лопата Отиса» стала одним из тех редких изобретений, где гений, работая для себя, создал выгоды, способные изменить весь цивилизованный мир». Машины Отиса вызывали такой неподдельный интерес, и одновременно ужас у обычных граждан, что они толпами приходили поглазеть на это чудо инженерной мысли.

Уильям Отис умер в возрасте 26 лет, успев создать всего лишь 7 паровых экскаваторов, два из которых остались в Северной Америке, остальные разъехались по миру. Существует мнение, что впервые паровой экскаватор Отиса был задействован в 1837 году в постройке железной дороги между Огайо и Балтимором, однако документы, подтверждающие сие событие, до наших дней не дошли. Документально подтвержденное использование первого парового экскаватора состоялось в 1838 году в Спрингфилде, штат Массачусетс, на постройке Западной железной дороги, где паровая «Лопата Отиса» верой и правдой прослужила 3 года.

Представители российских властей впервые увидели «Лопату Oтиса» при постройке Западной железной дороги в 1839 году. Инженеру-консультанту железнодорожной компании, майору Георгию Георгиевичу Уистлеру было поручено приобрести одну из машин Отиса для использования ее в строительстве железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой. Таким образом, первый паровой экскаватор появился в России в 1842 году, и он был произведен в Америке.

В те времена паровые экскаваторы, по сути, являлись штучным товаром. Они были «редким гостем» в бытовых постройках, по большей части используемые только в строительстве железных дорог.

Однако, вплоть до 1920 года выпускаемые экскаваторы остаются частично поворотными, с возможностью передвижения только по железнодорожным путям, что ограничивает сферу их применения.

С изобретением Бенджамином Холтом гусеничного хода, экскаваторы становятся машинами, эксплуатировать которые уже возможно и в труднопроходимых местах. Появляются образцы с дизельным и электрическим двигателем, которые постепенно вытесняют паровые машины.

Один из первых экскаваторов на электрическом двигателе

Классификация экскаваторов

По возможности поворота рабочего оборудования относительно

опорной поверхности

Полноповоротные - рабочее оборудование, приводы, кабина машиниста и двигатель устанавливаются на поворотной платформе, которая в свою очередь устанавливается на шасси посредством опорно-поворотного устройства (ОПУ), и может поворачиваться относительно него в любую сторону на любой угол. Части гидросистемы шасси и поворотной платформы полноповоротных экскаваторов соединены с применением коллектора, что позволяет производить неограниченное количество полных оборотов в одну сторон

Самым востребованным видом спецтехники являются полноприводные экскаваторы на гусеничном, либо на колёсном ходу. Являясь универсальными машинами, способными работать как на стройплощадках, так и использоваться в работе коммунальных служб, а также при добыче полезных ископаемых, полноприводные экскаваторы сегодня задействуют не только крупные компании, но и небольшие, стремящиеся к развитию, строительные фирмы.
Спектр выполняемых данной техникой работ весьма обширен.

Сегодняшние модели полноприводных экскаваторов оснащены, как правило, не только ковшом, но и имеют в своём арсенале в качестве дополнительного оборудования такие необходимые для работы компоненты как: гидроруб, гидромолот, рыхлитель, гидроножницы и др.

Рис. 1.5. Схема неполноповоротного экскаватора на шасси колесного трактора

Неполноповоротные (рис. 1.5) - рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать ее вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

По типу ходового устройства

Гусеничные экскаваторы

Экскаватор гусеничный - экскаватор циклического действия, одноковшовая выемочно-погрузочная машина на гусеничном ходу, копающая малосвязанные или черпающая разрушенные породы и перемещающая их последовательно, прерывающая копание на время перемещения породы (Рис. 1.6).

Применение карьерных гусеничных экскаваторов

Разработка полезных ископаемых и пород вскрыши

Погрузка полезных ископаемых и пород вскрыши в транспортные средства

Рис. 1.6. Экскаватор гусеничный

Рабочие инструменты карьерных гусеничных экскаваторов: ковш, рукоять, стрела, поворотная платформа, двуногая стойка, нижняя рама, гусеничные рамы, кузов.

Классификация карьерных гусеничных экскаваторов по числу гусениц:

Двухгусеничные карьерные экскаваторы

Четырёхгусеничные карьерные экскаваторы

Восьмигусеничные карьерные экскаваторы

Именно гусеничные экскаваторы составляют абсолютное большинство в массе представленных на рынке моделей этого вида техники.

Гусеница (гусеничная лента) – это специальная лента, соединенная из отдельных звеньев – траков. Выступы, расположенные на внутренней стороне гусеницы, предназначены для взаимодействия с ведущими колесами. Зазубрены на внешней стороне обеспечивают сцепление с грунтом.

Шагающий экскаватор

Шагающий экскаватор - экскаватор на шагающем ходу, обычно с оборудованием драглайна. Применение гидравлического шагающего (в отличие от гусеничного) движителя позволяет снизить нагрузку на грунт (масса машин может достигать сотен и даже тысяч тонн) и повысить надёжность.

Рис. 1.7. Шагающий экскаватор

В неподвижном состоянии экскаватор опирается на грунт опорной плитой в основании; при необходимости сделать «шаг» вес переносится на опорные башмаки («лыжи»); каждый башмак управляется двумя парами гидроцилиндров. Экскаватор приподнимается над грунтом, смещается на некоторое расстояние и снова садится на грунт опорной плитой. Опорные башмаки, в свою очередь, приподнимаются над грунтом и переносятся вперёд; затем цикл повторяется (Рис. 1.7).

Ёмкость гидросистемы экскаватора ЭШ-20/90 вмещает 18 т масла, давление в системе достигает 200 атм. Фактическая скорость перемещения составляет 60-80 метров в час, максимальная паспортная - до 200 м/ч.

Принята система обозначений шагающих экскаваторов (ЭШ) с указанием ёмкости ковша (в м³) и длины стрелы, например, ЭШ-15/90 (Экскаватор шагающий, ёмкость ковша 15 м³, вылет стрелы 90 м). Реальный максимальный радиус копания ЭШ-15/90 меньше, 83 м, глубина копания - до 43 м, погрузочная высота - до 39 м. Такой экскаватор при конструктивной массе 1253 т имеет среднее давление на грунт 100 кПа (10 т на м²) в рабочем положении и 150 кПа - в движении. Теоретическая производительность - до 900 м³ в час.

Эксплуатационные ограничения связаны с силой ветра (не более 25 м/c) и температурой (не ниже −30 °C). В сильные морозы работа на открытых месторождениях прекращается.

В России шагающие экскаваторы производятся на Уральском заводе тяжёлого машиностроения («Уралмаш») в Екатеринбурге. В 2004 году информационные агентства сообщили об изготовлении Уралмашем крупнейшего отечественного шагающего экскаватора ЭШ-40/100 с ёмкостью ковша 40 м³ и длиной стрелы 100 м; конструкцию массой 4000 т обслуживает экипаж из семи человек.

Крупнейший рекордный экскаватор, когда-либо созданный в СССР - ЭШ-100/100. С 1976 г. находился в эксплуатации на разрезе Назаровский, что в Сибири. Машина вышла удачной, однако судьба её не самая завидная: ЭШ-100/100 эксплуатировался 15 лет а в начале 90-х (в связи с частыми сменами собственников и, как следствие, большим беспорядком в хозяйственной сфере) был законсервирован в связи с отсутствием необходимости использования, хотя разрез на тот момент себя не исчерпал. После консервации электрика потихоньку растаскивалась на медь, а машина все больше приходила в негодность, в связи с чем было принято решение сдать её на металлолом уже полностью.

Экскаваторы навешиваемые на тракторы

Сегодня трудно представить строительный процесс без спецтехники. Для ускорения работы широко используются погрузчики, краны и трактор-экскаватор (Рис 1.8), возможности которого позволяют работать не только во время строительного процесса, но и в сельском хозяйстве. С помощью такой землеройной техники можно быстро вырыть яму для фундамента под строительство, для проведения ремонта коммуникаций. Не обойтись без экскаватора и во время карьерных погрузочных работ. К тому же такая техника отличается простотой в обслуживании, легкостью в управлении, что делает ее невероятно популярной.

Рис. 1.8. Трактор-экскаватор

К его конструкции сзади прикрепляется экскаваторное оборудование – ковш с обратной лопатой. Можно установить ковш и с прямым направлением зуба, но он подойдет только для работы в карьере. Такие экскаваторы будут называться одноковшовые неполноповоротные, поскольку установленное сзади оборудование не может поворачиваться в любую сторону. В то время как полноповоротный трактор-экскаватор может двигаться так, как это необходимо, благодаря поворотной основе – платформе, закрепленной на шасси техники.

Обычно полноповоротные экскаваторы имеют гусеничный ход, что позволяет повысить проходимость такой спецтехники и уменьшить ее давление на грунт. Поэтому они незаменимы для строительных работ на мокрых и слабых грунтах. Но производительность экскаваторов зависит не только от шасси и возможности поворотов на любой угол. Прежде всего, в их работе играет роль объем ковша, иногда достигающий 26 метров кубических. Такой особо тяжелый трактор-экскаватор с легкостью справится с работой в карьерах. А для сельскохозяйственных работ подойдет особо легкий мини-экскаватор.

В строительстве чаще всего используется легкий и средний экскаватор, а для возведения крупных объектов, строительства целых жилых комплексов не обойтись без тяжелых одноковшовых экскаваторов.

Интенсивное строительство и увеличение объемов работы в разных отраслях хозяйственной деятельности привели к применению современной землеройной техники, и в том числе одноковшовых экскаваторов на автомобильном шасси (Рис. 1.9).

Идея создания таких машин родилась в стремлении объединить одноковшовый экскаватор с мобильным грузовым шасси. Данное компоновочное решение, как показало время, привело к успеху и закреплению машин данного класса в сегменте рынка землеройной техники.

Необходимо ответить, что на российском рынке, как ни странно, наблюдается большое количество производителей автоэкскаваторов, по сравнению с рынком США,

Рис. 1. 9. Примеры экскаваторов на автомобильном шасси

и особенно - рынком Европы. Это объясняется не только любовью российских производителей к мобильной технике вообще, а просто жизненной необходимостью - большой протяженностью автодорог, рассредоточенностью различных строительных объектов и огромной территорией где, в отличии от компактной Европы, плечи в 200 км не являются чем-то сверхъестественным.

Рис. 1.10. Экскаваторы на рельсовом ходу

Рельсовые экскаваторы используют железнодорожные пути для своего шасси (Рис. 1.10). Основная область применения – ремонтные работы. В качестве поворотной платформы и оборудования используются аналоги конструкции экскаваторов гусеничного типа.

Пневмоколесные, экскаваторы на автомобильном ходу и рельсовые

Экскаваторы имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Выполняются чаще всего полноповоротными (Рис 1.10). Для повышения устойчивости и предотвращения сползания при загрузке ковша имеют выносные опоры. Имеют скорость хода до 30 км/ч. Могут буксироваться грузовыми автомобилями со скоростью до 40 км/ч. Проходимость по слабым грунтам ограниченная. Выпускаются в широком диапазоне размерных групп - от микроэкскаваторов с объёмом ковша 0,04 м³ до тяжёлых колёсных экскаваторов - с объёмом ковша до 1,5 м³. В связи со спецификой выполняемых работ: разработка котлованов, траншей, планировочные работы - рабочее оборудование - преимущественно обратная лопата. Могут использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Получили широкое распространение при выполнении различных видов строительных и ремонтных работ.

Привод колёс шасси может осуществляться как от двигателя рабочего оборудования через механические или гидравлические передачи (гидромоторы), так и от отдельного двигателя.

Рис. 1.10. Пневмоколесный экскаватор

Плавающий экскаватор

Плавающий экскаватор представляет собой вид тяжелой техники, которая предназначается для осуществления земноводных работ, но этот вид техники обладает целым рядом признаков, которые сильно отличают ее от остальных видов землеройной техники.

Плавающий экскаватор рассчитан на работу на глубинах от полуметра до пяти с половиной метров. Плавающие экскаваторы оборудуются специальным разборным плавающим понтоном для осуществления операций на воде, а для передвижения по местности используется гусеничный ход. Последняя особенность способствует значительному повышению проходимости машины при движении по болотистой и труднопроходимой местности. Достигается такая проходимость тем, что техника, имеющая гусеничный ход при наличии широких гусениц оказывает очень низкое давление на поверхность грунта, по поверхности которого передвигается машина. Очень часто такая техника обладает качествами болотохода.

Плавающие экскаваторы способны выполнять разнообразные виды работ на воде и в условиях заболоченной местности. Использование этой техники позволяет строить береговые укрепления, рыхлить поверхность, проводить уборочные операции, заниматься корчеванием деревьев на болотистой местности (Рис. 1. 13)

Также техника этого класса позволяет осуществлять работы на достаточно большой глубине под поверхностью воды на реках. При глубинах более чем 1,5 метров плавающий экскаватор переходит полностью на плавающий режим. Благодаря такому свойству плавающий экскаватор легко перемещается с одного места работы на другое.

Рис. 1.13. Плавающий экскаватор

Для осуществления операций в условиях открытого водоема фиксация экскаватора на поверхности водоема осуществляется при помощи специальных держателей. В таком положении техника способна осуществлять выемку осадочных пород и мусора со дна водоема или реки на максимально допустимых глубинах.

Основные отличия плавающего экскаватора от остальных разновидностей землеройной техники заключается в следующем:

1. Плавающие экскаваторы имеют повышенную мобильность, способны достаточно быстро перемещаться как по воде, так и по суше, при этом перемещение осуществляется без привлечения дополнительной технической помощи.

2. Экскаваторы снабжены специальными понтонами, которые позволяют проводить работу на площади открытых водоемов, обеспечивая дополнительную высокую устойчивость при осуществлении работ на предельно допустимых глубинах.

3. Экскаватор обладает высокой степенью непотопляемости за счет снабжения техники понтонами, которые имеют ячеистую систему построения своей конструкции.

4. Обладает возможностью осуществления самопогрузки.

5. Наличие ковша большого объема.

В зависимости от операции, которую требуется выполнить, может монтироваться различное навесное оборудование, помимо ковша на технику можно монтировать и использовать землесосное оборудование.

По типу двигателя

1. Паровые экскаваторы - в качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале XX века (Рис 1.14). В настоящее время не выпускаются. Моментно-скоростные характеристики паровой машины и рабочего оборудования экскаватора хорошо согласовываются (паровая машина может развивать крутящий момент даже при заторможенном валу), что упрощает механические передачи.

Рис. 1.14. Работа парового экскаватора

2. Экскаваторы с двигателями внутреннего сгорания - наиболее распространённый тип. Экскаватор имеет собственный двигатель, чаще всего дизельный. Это обеспечивает автономность работы. Диапазон мощности двигателей, устанавливаемых на современные экскаваторы весьма широк (см. размерные группы).

3. Электрические экскаваторы - для привода рабочего оборудования используеются электрические двигатели, получающие энергию от внешней сети или от собственного дизель-электрического агрегата. Электрический привод с питанием от внешней сети применяется для карьерных экскаваторов. Такие экскаваторы экономичны и не загрязняют атмосферу карьера. Электрический привод с питанием от собственного дизель-электрического агрегата применяется в плавучих экскаваторах. Как и паровая машина, электрический двигатель развивает крутящий момент при заторможенном якоре, поэтому электрическому экскаватору не нужны сложные механические передачи. Экскаваторы, работающие во взрывоопасной среде (в шахтах) первичного двигателя не имеют. Их гидравлическое оборудование питается жидкостью высокого давления от внешней маслостанции.

Моментно-скоростные характеристики двигателя внутреннего сгорания и рабочего оборудования экскаватора несогласованы. В частности, двигатель внутреннего сгорания не может развивать крутящий момент при заторможенном коленчатом валу. Это требует применения на механических экскаваторах согласующих передач (муфт сцепления, редукторов, гидротрансформаторов). У гидравлических экскаваторов согласование обеспечивается гидравлическими передачами.

Появлению первого экскаватора способствовало активное железнодорожное строительство в США, нехватка рабочих сподвигнула американца Отиса в 1832-1836гг разработать и создать модель первого парового экскаватора, который имел ходовую часть железнодорожного типа, ковш объёмом 1,14 куб.м, двигатель в 15 л.с., среднюю производительность в 45-50 куб.м/час. Такой экскаватор мог заменить около 50 строительных рабочих, а уже через несколько лет усовершенствованные модели Отиса могли заменить до 180 рабочих. Первым покупателем экскаватора стала Англия в 1842 году, после чего годом позже ещё четыре экскаватора были направлены в Россию для строительства Николаевской железной дороги. Но российские подрядчики не захотели использовать его при строительстве, и в 1848 году они были проданы на Урал, где в Нижнем Тагиле экскаватору нашли новое применение - для использования при добыче руды.

Крупномасштабное строительство каналов и железных дорог во второй половине девятнадцатого века, способствовало к активному развитию землеройных машин.

Германия в то время активно применяла "строительные локомобили", на которых были установлены одноканатные грейферы.

Россия же, до конца девятнадцатого века продолжала пользоваться дешёвой рабочей силой и все землеройные работы выполнялись в ручную. И только при строительстве Транссибирской магистрали началось использование американских "землекопных машин".

В 1902 году на Путиловском заводе был построен первый русский неполноповоротный экскаватор железнодорожного типа, который оснащался сменным ковшом 2,3 куб.м и 1,5 куб.м. Весом в 65-75 тонн экскаватор обладал производительностью 100-290 куб.м./час. Благодаря интенсивности использования экскаватора при земляных работах в России к 1917 году их было построено 35 единиц, а строились и использовались машины такого типа до 30-х годов.

Иногда использовались плавучие неполноповоротные экскаваторы с прямой лопатой.

Масштабное строительство огромных каналов во второй половине XIX и начале XX веков требовало перемещения гигантских масс грунта.

Суэцкий канал начал создаваться в 1859 году, конечная его длинна насчитывала 160 км, при строительстве было перемещено 75 млн. кубометров грунта, а использовалась в основном ручная рабочая сила, что растянуло сооружение канала на 10 лет.

Панамский канал строился с 1880 по 1913 гг. В период с 1903 по 1913 гг. было задействовано более 100 одноковшовых и около 20 многоковшовых экскаваторов. Объём грунта, перемещённого при строительстве, составил 160 млн. куб.м.

Конец первой Мировой войны стал началом общего развития техники, это сказалось и на экскаваторах. Экскаваторы начали оснащаться двигателями внутреннего сгорания и электроприводами, мощность и мобильность экскаваторов увеличилась за счет применения гусеничного и шагающего хода, вместе с увеличением видов дополнительного оборудования (прямая и обратная лопата, струг, драглайн…) увеличилась и сфера применения (тоннельные, вскрышные работы…). В то время, пока США и Россия пытались совершенствовать одноковшовые экскаваторы, Германия активно занималась строительством более мощного многоковшового экскаватора и специальных машин.

К началу 50-х годов использовались экскаваторы ЭГЛ-15 (Ново-Краматорского завода), Марион и Бюсайрус (американского производства), имеющие гигантские размеры и ковш объёмом в 30 куб.м.

Применение новых машиностроительных технологий во второй половине ХХ века позволило существенно усовершенствовать экскаватор, наряду с разработкой дополнительного оборудования он стал действительно универсальной машиной.

Сейчас ручной труд при выполнении земляных работ используется очень редко, причиной могут быть либо чересчур стеснённые условия работы или при избытке бесплатной рабочей силы.

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.

В штате Нью-Йорк, почти у самой северной его границы, есть городок под названием Ле Рой (Le Roy). Ну есть и есть. На этом бы можно и закончить рассказ, но существует одно "но", которое и сподвигло меня упомянуть этот населенный пункт. Дело в том, что буквально в 3 километрах от Ле Роя на огороженной забором площадке стоит одно из старых чудес машиностроения.

The Le Roy Marion
Самый большой в мире экскаватор, работающий на паровом двигателе, был построен компанией Marion Power Shovel, о которой я уже писал в . Машина была собрана в 1906 году для компании General Crushed Stone Company, которая изначально использовала экскаватор в карьере для добычи камня.

Сначала экскаватор был поставлен на рельсы, замкнутые в круг, а колеса были как у поездов, только гораздо больше учитывая, что вес машины был 105 тонн. Через некоторое время производитель выпустил специальный комплект для конвертации экскаватора на гусеничный ход, что и было сделано в 1923 году.

Паровой экскаватор управлялся 2 командами: внутри машины требовалось не менее четырех человек:
- кочегар, следивший за паровым котлом и уровнем воды/угля;
- инженер-водитель, управлявший ковшом и передвижениями экскаватора;
- 2 крановщика, сидевшие на правой и левой частях стрелы и направляющие инженера-водителя, а также контролировавшие движения ковша по сторонам с помощью канатов.

Еще 4 человека работали вокруг экскаватора, направляя его движения.

"Ле Рой экскаватор" не мог поворачиваться на 360 градусов. Тип парового двигателя, использовавшийся на нем, был тот же, что и на локомотивах того времени. Передача от валов двигателя производилась с помощью цепей и шестеренок.

На данный момент машина сильно проржавела. Там все еще стоит оригинальный бойлер, который, судя по состоянию и свидетельствам очевидцев, еще можно восстановить. Механизмы, которые позволяли двигать ковш, проржавели настолько, что их уже нельзя трогать - развалятся.

Также есть непроверенная информация, что этот экскаватор работал при строительстве Панамского Канала, но достоверных доказательств этого факта нет. Но где Ле Рой, а где Панамский Канал? (карта) Достоверно известно, что при строительстве Панамского Канала использовался экскаватор производства компании Marion Power Shovel, но был ли именно этот экскаватор?

Этот экскаватор служил вплоть до 1949 года, когда его запарковали недалеко от карьера, где он и стоит по сей день. Если будете ехать на машине на Ниагарский водопад, то есть возможность увидеть эту чудо-машину воочию, так как Ле Рой расположен недалеко от города Баффало, что по дороге. К сожалению, я узнал о местоположении экскаватора уже после поездки на Ниагару:(