Генералы песчаных карьеров
Шагающие экскаваторы, или драглайны, – самые большие мобильные наземные машины, когда-либо построенные людьми. Механические динозавры. И Как когда-то динозавры, сейчас они медленно вымирают. Драглайн Big Muskie, рекордсмен даже среди своих собратьев, был демонтирован в 1999 году; от него остался только «череп» – гигантский ковш объемом 168 кубометров, в который свободно входит 12 легковых автомобилей. И как положено черепу, он выставлен в музее.
К началу XX века человечество с энтузиазмом принялось менять ландшафт, прокладывая каналы или добывая полезные ископаемые открытым способом. Людям требовались все большие и большие экскаваторы, и вскоре машины подошли к своему технологическому пределу: при весе свыше 800 т проверенные гусеничные решения перестают работать. Дело в том, что давление экскаватора на грунт не должно превышать 2 кг на 1 кв. см. Для этого траки у гусеницы приходится делать очень широкими, и под гигантской нагрузкой они начинают загибаться по краям.
Решить проблему удалось Джону Пейджу: для рытья канала в Чикаго в 1904 году он предложил модифицировать машину, заменив гусеничный привод на реечный механизм шагания. Помимо этого Пейдж придумал новый дизайн ковша, который используется в драглайнах до сих пор. Подрядчиком его компании Page & Schnable Contracting стала Monighan Machine Company, где в то время трудился инженер Оскар Мартинсон. Мартинсон усовершенствовал конструкцию Пейджа, разработав эксцентриковый механизм шагания.
Monighan выпустила собственный шагающий экскаватор нового типа 1-Т, прозванный Martinson Tractor, в 1913 году. К 1923-му, когда Пейдж наконец построил первый драглайн, машины Monighan были уже настолько популярными, что название компании-производителя стало нарицательным для всех шагающих экскаваторов, как Хerox для копиров. С тех пор конструкция гигантов принципиально не менялась.
Копание нахлыстом
Драглайны наиболее продуктивны, если стоят на возвышении. Конечно, экскаватор может копать и над собой, однако делает он это неэффективно. Огромный ковш подвешен на подъемном канате, который отвечает за вертикальное перемещение. При помощи стрелы ковш располагают над вынимаемым грунтом, затем отпускают – и он углубляется в породу. Дальше в работу включается тяговый канат: ковш ползет к экскаватору, наполняется и поднимается подъемным тросом.
После этого драглайн поворачивается, трос отпускается и ковш опорожняется. Точно позиционировать ковш на тросах проблематично, поэтому гигант не подходит для погрузки породы – он ссыпает руду в отвалы, откуда обычные экскаваторы лопатного типа перегружают ее в карьерные самосвалы. Опытные экскаваторщики закидывают ковш в забой с раскачки, что существенно увеличивает радиус копания. Как в рыбалке – заброс снасти нахлыстом. Вот только «снасти» тут куда тяжелее: масса пустого ковша может достигать 100 т, а полного – 400. К тому же ковш постоянно раскачивается на подъемных и тяговых тросах, из-за чего драглайн считается самым сложным в управлении одноковшовым экскаватором.
Небольшой город
Представить размеры драглайна обычному человеку тяжело. Масса Big Muskie составляла 13 тыс. т, а советского шагающего рекордсмена ЭШ-100.100 – 10,5 тыс. Требуемая для такой махины мощность огромна: экскаватор весом от 4000 до 6000 т с ковшом объемом 55 кубометров во время обычных земляных работ потребляет до 6 МВт – как небольшой город на 27 с лишним тысяч квартир. Поэтому никаких дизелей на драглайне нет: от него тянется кабель к ближайшей электростанции. Существует легенда, что, если бы все семь шагающих экскаваторов на австралийской угольной шахте Пик-Даунс включились одновременно, они бы обесточили весь Северный Квинсленд. А вот то, что после остановки гиганты всегда вводятся в работу по одному из-за огромного энергопотребления при запуске, уже не миф, а чистая правда.
Трехгранная стрела
В 1948 году началась одна из великих советских послевоенных строек – прокладка Волго-Донского канала. Для перемещения сотен миллионов тонн грунта требовались мощные землеройные машины – шагающие экскаваторы. Минтяжмаш СССР считал, что проектировать и изготавливать их должен Новокраматорский машиностроительный завод. Но драглайны были мечтой и у одного из основателей советской школы горного экскаваторостроения, главного конструктора горнорудного машиностроения «Уралмаша» Бориса Сатовского. Претендовал на них и Копейский машиностроительный завод. В итоге было принято соломоново решение – дать разрешение на производство всем трем заводам. Сроки поставили рекордные: восемь месяцев. В Новокраматорске и Копейске пошли по пути копирования американского Bucyrus-Monighan 5W с эксцентриковым механизмом шагания, а «Уралмаш» создал уникальную конструкцию.