Исполинские тихоходы: как и куда шагают экскаваторы

В Тулунском районе Иркутской области прямо посреди степи возвышается железный гигант — шагающий экскаватор ЭШ 65/100, увидеть который целиком можно лишь с расстояния в сотни метров. По размеру он сравним с многоподъездной девятиэтажкой, изнутри похож на огромный лабиринт, а в его ковш легко помещается четыре легковых автомобиля. Это — шагающий экскаватор, самая сложная из землеройных машин.

Не изобретая колесо

В 1878 году на Всемирной выставке в Париже изобретение русского математика и механика Пафнутия Чебышева произвело настоящий фурор. Стопоходящая машина — так профессор окрестил свое детище — приводилась в действие за счет преобразования вращательного движения в приближённое к прямолинейному. Она имитировала походку лошади и стала первым в мире шагающим механизмом. Ученого попросили подарить образец, однако Чебышев предпочел увезти изобретение обратно на родину, оставив европейцам только гравюрные чертежи. Он был уверен, что его механизм найдет применение в России, однако конструкторы обратились к нему лишь спустя почти полвека.

Первая послевоенная пятилетка 1946−1950 годов была направлена на восстановление страны, ее экономики, сельского хозяйства, науки и, конечно, промышленности. Гигантские стройки требовали все больше сырья и активных разработок месторождений. Прежние технологии изживали себя, а редкие паровые экскаваторы не спасали. Помимо этого, традиционный, подземный метод добычи ископаемых был связан с высокими рисками для жизни, а открытые горные работы намного безопаснее шахт. Справиться с большим объемом пород может только большая машина, однако в этом случае, по закону квадрата-куба, существенно возрастает давление на грунт — настолько, что при весе больше тонны колесная и гусеничная техника сначала просто увязнет, а потом и вовсе утонет в земле. Горнодобывающей промышленности нужны были принципиально новые технологии — и тогда появились шагающие экскаваторы.

На своих двоих

В основании шагающих экскаваторов лежит плита — в зависимости от размера самого драглайна она может достигать площади, например, 40 на 50 метров, и позволяет многократно снизить давление на грунт. Помимо этой платформы, на которой машина покоится в неподвижном состоянии, у экскаватора есть и опорные башмаки — те самые «ноги», на которых он ходит. При необходимости передвинуться — сделать шаг — вес переносится на башмаки, а платформа приподнимается вместе со всем корпусом машины — то есть в этот момент весь драглайн стоит только на «ногах». Затем он перемещается в нужную сторону (большинство машин может ходить только вперед, но бывают и исключения) и опускается на землю, снова упираясь в грунт плитой, подтягивает за собой башмаки и переносит на них свой вес. Цикл повторяется столько, сколько необходимо для транспортировки экскаватора к нужному месту карьера, однако скорость гигантов, чей вес достигает 5−6 тысяч тонн, несравнима с их размерами — в среднем они делают 80 метров в час.

Драглайн огромным ковшом вскрывает целину, где на доступной глубине (до 60 метров) лежат полезные ископаемые, зачерпывает грунт и переносит в отвал. Все это занимает примерно 60 секунд, в зависимости от породы и забоя. Одно из основных достоинств такого метода добычи заключается в том, что у него нет почти никаких ограничений — разве что местность должна быть пологая, а не холмистая. Поскольку сами башмаки очень крупные, то экскаватор может спокойно ходить по краю ямы и не застревать. С точки зрения операционных затрат — это самый дешевый и безопасный способ вскрыши.

Первые шаги

Первый в мире шагающий экскаватор был создан в 1913 году, когда американец Оскар Мартинсон изобрел шагающий механизм для драглайна. Однако и первая, и последующие зарубежные машины использовали механический ход — в них стояли эксцентрики, приводящие в движение башмаки. Отцом же шагающих экскаваторов в том виде, в котором они известны сейчас, был советский конструктор, главный специалист горнорудного машиностроения Уралмашзавода — Борис Иванович Сатовский. Всего за 8 месяцев 1948 года Сатовский и его команда разработали первый в СССР — и в мире — шагающий экскаватор с гидравлическим движителем — приводом, позволившим многократно увеличить работоспособность и нарастить мощность машины. Такие сроки кажутся немыслимыми даже для стахановских темпов, ведь, по нормативам, на разработку машины от проектирования до выпуска из цеха отводится 3 года.

Первый шагающий экскаватор был введен в эксплуатацию в 1949 году. Это был ЭШ 14/75 (объем ковша — 14 кубометров, длина стрелы — 75 метров) и отправился он прямиком на строительство Волго-Донского канала, где проработал ровно 30 лет, побив все возможные рекорды долголетия. Павел Бажов окрестил его «Царь-машиной», однако, по сравнению со следующими поколениями, ЭШ 14/75 можно назвать игрушечным.

Второй по величине шагающий экскаватор в мире — ЭШ 100/100 — стал советским ответом на американский драглайн Big Muskie, который был абсолютным рекордсменом по габаритам, пока его не демонтировали.