Укрепленные поселения железного века, каналы, железные дороги, современные автомагистрали требовали и требуют перемещения сотен тонн грунта. Люди, начиная с железного века и по сей день, создают разнообразные машины и механизмы для перемещения грунта.
Одно из первых орудий такого рода – колесная тачка – было известно в Китае уже к 118 г. н. э. У нее было большое колесо диаметром 1 м и более; груз помещался над колесом или по бокам от него. Колесо первых европейских тачек, очень похожих на современные, было сравнительно небольшим; груз помещался между колесом и ручками тачки. Системы европейских каналов и первые железные дороги проложены землекопами только киркой, лопатой и тачкой.
Современные машины для перемещения грунта
Тачки все еще находят применение при небольших строительных работах, но набор специалнзированных машин для перемещения грунта чрезвычайно богат. Одной из первых таких машин был экскаватор. В начале XIX в. на него был поставлен один из первых паровых двигателей.
Сейчас разработана серия экскаваторов для выполнения самых разнообразных работ. Канатный скребковый экскаватор имеет гусеничный ход для перемещения по неровной и мягкой почве. Его ковш подвешен на стреле и после зачерпывания земли подтягивается назад для опорожнения. Объем ковша, его «садка», определяется характером грунта, на котором экскаватору предстоит работать. Если перемещаемый грунт – мягкая земля или рыхлые ископаемые, садка невелика. Если же надо копать глубоко или в каменистом грунте, садка должна быть большой – как для уменьшения износа самого ковша, так и для повышения производительности. Ковш забрасывается на грунт стрелой и подтягивается к экскаватору.
К числу величайших инженерных достижений принадлежат большие высокопроизводительные ленточные многоковшовые экскаваторы. Это крупнейшие самодвижущиеся машины для скоростного перемещения больших объемов сыпучих материалов: дробленой руды или угля. Они способны переместить до 10000 м3 руды или угля в час.
Землечерпалки – это плавучие экскаваторы для поддержания доков, гаваней и речных каналов свободными от ила и тины. Они могут также вычерпывать песок и гравий и разрабатывать под водой донные полезные ископаемые. Корпуса землечерпалок способны держаться на плаву; несамоходные землечерпалки буксируют к месту работы, самоходные имеют двигатель и могут передвигаться в открытом море. Они оборудованы судовыми дизельными двигателями. Последние приводят в действие все машины и механизмы непосредственно или же только генератор, который в свою очередь питает энергией электродвигатели землечерпалок.
Существуют три основных типа землечерпалок: многоковшовые землечерпалки, дноуглубительные, или одночерпаковые, драги и землесосные снаряды. Многоковшовые землечерпалки оборудованы бесконечной цепью ковшей, смонтированной на конвейерной ленте; ковши черпают грунт со дна. Дноуглубительные, или одночерпаковые, драги имеют на конце стрелы либо механическую лопату, либо двухстворчатый грейфер для выемки донных монолитов. Большинство дноуглубительных драг снабжено парой металлических опор – свай, которые упираются в дно, повышая устойчивость драги. Землесосные снаряды работают подобно гигантским пылесосам, выкачивая мощными насосами донный ил.
Механические лопаты и бульдозеры
«Рабочая лошадь» современных сухопутных устройств для земляных работ – механическая лопата, часто называемая гидравлическим погрузчиком. Самоходная лопата может иметь либо гусеничный ход, либо колесный (при двух или четырех ведущих колесах). Механическая лопата на гусеничном ходу разворачивается на весьма ограниченном пространстве – даже на площади собственной опоры; погрузчики на колесном ходу развивают большие скорости движения. Цикл работы механической лопаты включает загрузку ковша, транспортировку его к месту свалки или к самосвалу, разгрузку и возвращение в исходную позицию.
Самосвалы – также весьма важные для современной техники машины. Их грузоподъемность 20 т и выше. Однако для работы в паре с гигантским экскаватором может потребоваться несколько самосвалов.
Если грунт или другой материал не приходится перемещать слишком далеко, его можно перебросить в новое место бульдозером или перемещать «гибридом» самоходной механической лопаты и бульдозера. Такой комбайн выпускается на гусеничном или колесном ходу. Он может копать, грузить и транспортировать пустую породу и грунт.
Скреперы и грейдеры
Скреперы и грейдеры – специализированные машины для перемещения грунта при прокладке шоссейных дорог. Скрепер может быть самоходным или на тракторной тяге. Он имеет острый, похожий на нож лемех, который срезает верхний слой грунта и направляет его в кузов, вмещающий до 40 м3 грунта. Глубина срезаемого слоя регулируется гидравлически. Грунт может быть отвезен на свалку. Разгрузка производится либо постепенно, либо единым движением через задний откидной борт.
Грейдер используется для окончательной отделки полотна шоссе перед бетонированием. Он оснащен косым лемехом длиной 2-4 м, подвешенным между колесами и управляемым гидравлически. Большинство грейдеров – самоходные машины.