Почетный паровой экскаватор, труба которого изрыгает дым шипящего пара как самолет, грохочущий механический робот, с ковшом словно челюсти, существует сегодня как пережиток прошлого. Действительно, остатки таких экскаваторов, оставленных людьми или хорошо сохраненных, сейчас можно обнаружить на старых площадках горной промышленности и в музеях по всему миру как напоминания ушедшей эры, когда пар ещё приводил большое количество транспортных средств и судов в действие.
Конец 19-ого и начало 20-ого века было временем расцвета парового экскаватора, которое запомнилось быстрым развитием промышленности, способствовавшим прогрессу.
Эти большие роющие машины, приводимые в действие паром, превзошли человеческий труд на порядок. Землеройная мощность машины сделала его основной частью строительного оборудования на больших строительных объектах, таких как рытье фундамента под небоскребы, в строительстве Голландского Тоннеля и осуществление одного из самых грандиозных технических подвигов всех времен- строительство Панамского канала.
В течение долгого времени паровые экскаваторы, и их преемники становились более крупными и мощными. В 20-ом веке с развитием дизельных, электрических и гидравлических новшеств машиностроительной сферы, паровые экскаваторы стали терять свою актуальность.
В 19-м веке изобретатели использовали паровую энергию, чтобы приводить все типы механических устройств в действие. Одним из таких блестящих изобретателей был Уильям Отис, который спроектировал машину, роющую эффективнее, чем команды мужчин, нанятых для строительства железной дороги.В 1839 году, в свои 20 лет Отис (двоюродный брат изобретателя лифта Элиша Отиса) получил американский патент на изобретение первого в своём роде парового экскаватора.
Он умер от брюшного тифа, когда ему было26 лет, и управление патентом взяла на себя его семья.
В конечном счете, чтобы удовлетворить необычайно растущий спрос на перемещение земли, возникший в связи с развитием железной дороги в Соединенных Штатах и в других странах, появились новые изобретатели и компании с собственными проектами парового экскаватора.
Первый «полноповоротный» паровой экскаватор был изобретен в Англии в 1884 г., появление новой функции увеличило стоимость на машины. Этот прогресс сопровождался и другими новшествами. Появились колёса, на которых он перемещался не только по железной дороге, изменилось управление спускоподъемными механизмами, увеличивался объём ковша и т.п.
Marion Steam hovel Company, основанная в 1884 году, в Мэрион, штат Огайо, возникла с развитием железной дороги, которая открыла западные Соединенные Штаты и Канаду. К началу 1900 года компания стала доминирующим производителем экскаваторов, а город, в котором производились машины, стал известным как «город, который построил Панамский канал», так как ключевую роль в его строительстве сыграли паровые экскаваторы.
Существовал и другой властный игрок в бизнесе экскаваторостроения, это был литейный завод компании Бюсайрус производящий оборудование для земляных работ, основанный в 1880 году. Бюсайрус также мог претендовать на то, чтобы выступать в роли главного подрядчика в строительстве многих амбициозных проектов того времени — включая Панамский канал. Согласно истории компании, 77 экскаваторов завода принимали участие в историческом соединении Атлантического и Тихого океанов.
В архивах компании есть сохранившиеся фотографии 1908 года, на которых президент Теодор Рузвельт поднялся на борт 95-тонного парового экскаватора компании, осматривая процесс строительства Панамского канала.
Как бы это не выглядело смешно, по иронии судьбы в 1997 году Бюсайрус совершила покупку одного из ее давних конкурентов, которым оказалась компания Марион, к тому времени уже называвшаяся Marion Power Shovel Company.
Работа этих гигантов происходила следующим образом, как уже можно догадаться, движущей силой являлось грамотное использование пара, который производил кипящий котёл из воды поступающий из гигантской емкости.
В управлении участвовал второй человек, которого часто называли пожарным, в его обязанности по обслуживанию котла входили: топка углем и поддерживание нужного давления обеспечивающего пар, необходимый для движения агрегатов.
От котла вниз по трубе пар под высоким давлением поступал в один или несколько цилиндров, приводя в движение поршни, которые в свою очередь поставляли механическую энергию для систем парового экскаватора, включая основной двигатель и лебедку.
Ближе к концу стрелы на отдельном стволе находился ковш управляемый стальными тросами, всё это устройство напоминало огромный рот, который копал грунт и выкидывал его в грузовик или другой подходящий транспорт.
Все это было установлено на шасси, которое позволяло медленно перемещаться с места на место. Первые паровые экскаваторы были довольно сыры, и поэтому, чтобы они могли передвигаться, рабочим приходилось прокладывать рельсы. Впоследствии с развитием землекопы получили колёса, а позже и гусеницы которые позволили им перемещаться более независимо.
Эти трудолюбивые машины помогли построить мир, одержимый экономическим ростом, но после десятилетий популярности, они всё-таки потеряли свою востребованность.
Паровая техника просто освободила дорогу для более современных технологий. В 1930-х годах паровые двигатели в крупном масштабе начали заменять на дизельные. Кроме того, появление гидравлических систем оказалось более надежным и эффективным, чем цепи, кабели и шкивы, используемые для приведения в действие машин паром.
Паровой экскаватор не исчез полностью. Из-за их крупного размера, полностью демонтировать их было не просто. Многие были оставлены после того, как их работа была выполнена и они все еще могут быть найдены ржавеющими в старых карьерах или добывающих местах. Некоторые были восстановлены и хронятся как достопримечательности или музейные экспонаты. Другие же оказались в руках коллекционеров, которые поддерживают их в исправном состоянии и представляют их на мероприятиях, спонсируемых Исторической Ассоциацией Строительного оборудования.
Паровые экскаваторы были предшественниками современных, от землекопов Drivable до громыхающих машин линии Bremen, используемых для добычи полезных ископаемых которые все еще очень распространены сегодня.
Экскаватор - один из самых распространённых видов техники, используемой при землеройных работах. Человечество с давних пор стремилось облегчить свой труд, для чего изобретались различные механизмы. Прообразы современных экскаваторов применялись еще в Римской Империи и в Древнем Египте при углублении каналов и русел рек.
Первое историческое задокументированное упоминание о подобном механизме появилось в начале 15 века, а точнее, в 1420 году, когда венецианское издание «Кодекс Джованни Фонтана» сообщило о ковшедолбежной землечерпалке, предназначенной для расширения морских гаваней и углубления дна водоканалов.
Однако официально изобретателем землеройной машины считается Леонардо да Винчи, который не только разработал схему экскаватора-драглайна, но и успешно использовал землечерпалку собственной конструкции, когда руководил прокладыванием каналов в миланской долине. В его записных книжках представлено несколько зарисовок землечерпалок с ковшом, а также сооружений, конструкция которых очень напоминает современный экскаватор.
Экскаватор Леонардо имеет огромные размеры, чтобы выбирать грунт при ширине канала 18 м и длине 6 м. Глубина выемки грунта варьируется за счёт противовесов, а возможность повернуть стрелы на 180° обеспечивает работу по всей ширине канала. Экскаватор установлен на рельсах и перемещается по каналу вращением винтового механизма.
Первая плавучая землечерпалка была сконструирована и построена в 1597 году венецианским механиком Буанаюто Лорини для очистки местных каналов. Свой проект землеройной машины с двумя ковшами в 1718 году представили Французской Академии наук механики Белидор и де ла Бальм. Предложенный ими механизм успешно работал в портах Бреста и Тулона.
Первый четырехколесный грейдер-элеватор был спроектирован в 1795 году известным американским изобретателем Тобертом Фултоном, который первым создал практически пригодный к использованию паровой пароход. Испытать его машину удалось только спустя 70 лет, во время строительства дорог в Америке.
Впервые ковшовая драга, укомплектованная приводом от паровой машины, все-таки была использована намного раньше - в 1796 году, в английском Сандерленде. Ковши этого землеройного устройства доставали за один рабочий ход около полутора тонн грунта со дна гавани, что превышало производительность обычной драги примерно в четыре раза.
В 1834 году в Америке молодой инженер Уильям Отис, которому было всего 23 года, спроектировал одноковшовый экскаватор на паровом двигателе мощностью 15 лошадиных сил. За час она могла вынимать до 40 кубических метров грунта. Обслуживали ее 11 человек. Заменяла же машина сотни землекопов.
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.
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.
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 довольно рано, в возрасте 26 лет, успев создать всего лишь 7 паровых экскаваторов, два из которых остались в Северной Америке, остальные разъехались по миру. 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.
Одну или две машины Отиса в 1840 году использовали при постройке доков в Aтлантик-сити (город на северо-востоке США, штат Нью-Джерси), а затем в Бруклине и Бостоне.
В 1842 году один паровой экскаватор Отиса был задействован на работах в Англии около Брентвуда (графство Эссекс) при постройке железной дороги в восточных графствах Великобритании.
Последняя созданная им машина использовалась в 1905 года на постройке Чикагской железной дороги в штате Иллинойс.
По современным подсчетам, «Лопата Отиса» могла совершать работу, равную усилиям 120 человек, а ее производительность составляла около 100 куб.м грунта в час. Передвигаться машины Отиса могли исключительно по железнодорожным путям, которые специально прокладывались к месту проведения работ. И этот фактор значительно усложнял использование таких машин, так как постройка железнодорожного полотна являлась задачей дорогостоящей и трудозатратной.
В 1904 г. при строительство Орманской плотины в штате Южная Дакота использовался паровой экскаватор, установленный на железнодорожные рельсы.
В России 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.
А вот свою истинную популярность они стали приобретать лишь во второй половине 19 века, в то время, когда сеть железнодорожного сообщения покрыла значительную территорию США и Англии.
Первым создателем паровых экскаваторов в Европе стала английская компания «Ruston & Proctor & Co.» во главе с ее владельцем, инженером и талантливым предпринимателем Джозефом Растом.
К 1877 году Растоном было произведено около 100 паровых экскаваторов, часть из которых он экспортировал в США на строительство Манчестерского судоходного канала. А в 1890 году он отправляется в Россию, где успешно выигрывает тендер на поставку нескольких десятков своих машин для проведения строительных работ в районе Полесья.
Одними из первых и, пожалуй, самых успешных компаний, поставивших производство паровых экскаваторов на промышленные рельсы, стали две конкурирующие американские корпорации - «Marion Steam Shovel Company» и «Bucyrus Foundry», обе организованные в 1883 году в городе Мэрион, штат Огайо.
Создатели «Marion Steam Shovel Company», инженер-изобретатель Генри Барнхарт и Эдвард Хубер в этом же году патентуют свое усовершенствование пружинного крепления ковша, заменив хрупкую и малоподвижную цепь, чем обуславливают большую надежность и повышение производительности этой машины.
Именно к владельцам этих двух компаний в 1903 году правительство США обратилось с просьбой обеспечить строительство Панамского канала паровыми экскаваторами. 77 экскаваторов было поставлено компанией «Bucyrus Foundry» и лишь 24 машины принадлежали «Marion Steam Shovel Company». Но именно экскаватор, принадлежащий «Marion» на данной стройке века в июле 1908 года установит мировой рекорд по производительности.
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.
Современные производители Gradall и Caterpillar начинали свою деятельность с разработки и производства кабельных экскаваторов. Принцип работы кабельного экскаватора был схож с работой подъемного крана и заключался в перемещении тележки и ковша по несущим канатам.
В настоящее время Gradall
и Caterpillar
cтали известнейшими брендами, само имя которых ассоциируется с понятием экскаватора.
Одним из главенствующих изобретений в истории экскаватора стало внедрение в его систему управления гидравлики.
В 1948 году на свет появился первый колесный прототип экскаватора, оснащенный улучшенной гидравлической системой управления. Его создателями стали братья-итальянцы Карло и Марио Брунери, в 1954 году продавшие патент на изготовление мобильной версии экскаватора французской компании «SICAM». Модель, созданная братьями Брунери и названная «Yumbo S25», стала первым гидравлическим экскаватором, установленным на колесную базу грузовика.
А вот промышленный выпуск экскаваторов, оснащенных гидравлическим приводом, первой сумела наладить немецкая компания «Atlas» только в 1950 году.
Однако выпускаемые гидравлические экскаваторы все еще являлись частично поворотными, их угол поворота стрелы не превышал 270 градусов, что затрудняло выполнение многих работ.
В 1951 году со своим изобретением на английский рынок вышла компания «Hymac», представив первый полноповоротный образец экскаватора на гидравлике.
Именно эту компанию по праву считают пионером в области разработки и производства полноповоротных экскаваторов. Впоследствии она выпустит целую линейку моделей экскаваторов «Hymac 580», которые тысячами разойдутся по всему миру.
Многие модели этой машины используются в строительстве и поныне, некоторые из них сегодня можно увидеть на выставках винтажной техники в Великобритании и Европе.
Практически одновременно с «Atlas» и «Hymac» в 1951 году к промышленному производству экскаваторов на гидравлике подключится французская корпорация «Poclain». Долгих десять лет ее конструкторы будут работать над полноповоротной системой экскаватора, в конце концов, добившись желаемого результата только к 1960 году.
Так создавалась история возникновения экскаватора, в которой гений множества людей смог подарить нам столь совершенную строительную технику, без которой сегодня нам невозможно представить свою жизнь.
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.
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.
