История создания экскаватора

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.

Современные экскаваторные машины: 

это и огромные драглайны, используемые в открытой добыче полезных ископаемых

и миниатюрные гидравлические машины, помогающие в ландшафтном дизайне

Кабельный экскаватор

Сначала человечеством был изобретен кабельный экскаватор. 

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.

Паровой экскаватор

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.

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.

Вполне вероятно, что 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.

Джон Дункан – английский предприниматель, которому предположительно был продан патент на использование «Лопаты Отиса» в Великобритании и странах Европы, очевидно так и не сумел самостоятельно воспроизвести ни единого образца этой машины. Новый Свет с неохотой воспринимал технические новшества, считая «наглых янки» выскочками. Такое отношение к идеям американцев замедляло развитие научно-технического прогресса в Европе. В последующем им придется наверстывать упущенное семимильными шагами.

Последующие свидетельства об использовании «Лопат Отиса» на территории Европы и США довольно туманны. Известно, что последняя созданная им машина сломалась к концу 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 м³ 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, ибо постройка железнодорожного полотна являлась задачей дорогостоящей и трудозатратной. 

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.

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 (в те времена – это территория России, сейчас – это области, принадлежащие Украине). Таким образом, фактически в Украине первые паровые экскаваторы появились в 1891 году.

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. 

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 (в те времена – это территория России, сейчас – это области, принадлежащие Украине). Таким образом, фактически в Украине первые паровые экскаваторы появились в 1891 году.

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. 

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

Гидравлическая система экскаватора

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. 

Впрочем, одним из главенствующих изобретений в истории экскаватора стало внедрение в его систему управления гидравлики.

Первенство изобретения гидравлической системы экскаватора на сегодняшний день оспаривают Англия, Франция и Италия.

Самые ранние сведения о попытках создания экскаватора на гидравлической системе управления можно найти в далеком 1882 году в истории английской компании «Armstrong Whitworth», которая специализировалась на производстве вооружения, военных кораблей и самолетов.

Сэр Уильям Джордж Армстронг, основатель компании «Armstrong Whitworth» (1810 - 1900) был английским инженером-гением, чьи изобретения опережали свой век. Армстронг был крупнейшим промышленником Великобритании и одним из самых богатых людей в Европе своего времени. В истории Англии он стал первым ученым, кто за вклад в науку был удостоен звания пэра.

Именно Армстронг первым придумал гидравлическую систему управления механизмами, внедрив ее в работу шлюзовых ворот в гаванях, подъемных кранов и мостов. Его гидравлический механизм, разводящий Тауэрский мост в Лондоне, стал шедевром инженерной мысли своей эпохи. А его первой строительной машиной, управляемой гидравликой, стал подъемный кран, образец которого был построен в 1845 году в Ньюкасле. 

В дальнейшем его изобретение гидравлической системы активно эксплуатировали в военной промышленности, оснащая гидравликой подъемные механизмы шлюзов в шахтах Королевского флота, в подъеме и перегрузках полевых орудий, на заводах по изготовлению боеприпасов.

Однако, именно попытка постройки гидравлического экскаватора у Армстронга не увенчалась успехом. Его гидравлический экскаватор оказался машиной слишком громоздкой, малоподвижной и плохо справлялся со своими функциями. Но, невзирая на неудачу соплеменника, именно своего ученого англичане считают прародителем гидравлического экскаватора.

Шли годы. И как это часто бывает с величайшими открытиями, над созданием  экскаватора с гидравлическим приводом одновременно, независимо друг от друга, трудились совершенно разные инженеры. 

В Америке его создавали братья Ферверды, уроженцы Нидерландов, переехавшие жить в Огайо и организовавшие всем известную сейчас компанию «Gradall Tractor». Именно их таланту экскаватор обязан телескопической стрелой. А в 1941 году увидел свет их первый гидравлический экскаватор, моделей которого было создано всего 3 штуки.

Существенная нехватка рабочей силы на проектах по строительству автомагистралей во время Второй мировой войны побуждала инженеров к более серьезной работе над созданием гидравлического экскаватора. Война изменила взгляды общества на конструкцию строительных машин. Глобальные разрушения, оставленные после себя фашизмом, требовали от техники мобильности, а существующие малоподвижные гусеничные экскаваторы перестали отвечать создавшимся требованиям. Все чаще производители строительной техники стали монтировать свои машины на базу автомобиля, дабы обеспечить ее высокую мобильность и возможность быстрой передислокации с одной строительной площадки на другую.

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 множество гениальных людей смогли подарить нам столь совершенную строительную технику, без которой сегодня нам невозможно представить свою жизнь.