Землечерпание

Землечерпание (Erdhagger, dragagge, dragging) есть производство земляных работ особыми приборами, когда по техническим или по экономическим условиям обычный способ производства земляных работ (лопаты, кирки, тачки, вагонетки) не применим. Орудия этого особого способа производства земляных работ — землечерпательные машины, или экскаваторы, приводящиеся в большинстве случаев механическим двигателем, служат для копки и перемещения (подъем, перенос и отвозка) земли. Вначале землечерпальные машины были черпаковые, и лишь в  XIX ст. в Америке и в Англии землечерпание стали производить при помощи насосов. Эти машины называются землесосами. Долгое время землечерпальные машины применялись к подводным работам, откуда произошло и самое их название, и лишь с середины XIX ст. машины эти стали применять к работам на суше, когда массовое и очень спешное производство земляных работ при большой их ценности стало возможным лишь при применении землечерпальных машин или экскаваторов. Массовые земляные работы, сосредоточенные на небольшом   протяжении, требуют значительного скопления на одном месте рабочих. При машинном же способе производства работ  число рабочих   сокращается чрезвычайно, т. к. одна машина заменяет до 270 рабочих (Кильский канат); при прорытии Панамского канала работала 101 машина, заменяющие до 15000 рабочих.

Землечерпальные машины бывают двух типов: непрерывного действия и периодические. Первые обслуживаются многими орудиями перевозки (шаланды, вагоны, вагонетки); они берут и подают грунт на перевозные приспособления непрерывно. Вторые, представляя из себя соединения машин для добычи и перевозки грунта, работают периодически; сперва они нагружают себя добытым ими же самими грунтом, а затем его отвозят по назначению. Землечерпание  производится на суше и под водой, причем грунт может быть всякий; в случае скалистого грунта приходится его предварительно размельчать с помощью взрывных работ.

Рис.1

Землечерпальные машины могут быть приведены в действие разными двигателями; в древности применяли силу рабочих и лошадей; позже старались в реках использовать силу течения воды, при помощи которой приводили в движение водяные колеса, устроенные на самой землеройной машине. В настоящее время ставят паровые машины; можно пользоваться и электрическими двигателями. Землечерпальные машины применяются: 1) для добычи грунта; 2) для производства земляных работ; 3) для устройства и поддержания водного фарватера. К добыче грунта относится: разработка балластных, гравельных, глиняных и каменных  карьеров. Балласт идет при постройке железных дорог; гравий (иногда добываемый со дна моря) может идти при больших бетонных работах, по преимуществу приморских сооружений. Глина может быть добываема для больших кирпичных заводов, оборудованных механически: камень может быть необходим для цементных заводов. Большие массовые земляные работы встречаются при сооружении полотна железных дорог и судоходных каналов и портов. Производство дноуглубительных работ вызывается устройством и поддержанием необходимой глубины в речных фарватерах и портах для глубоко сидящих судов в воде. Землечерпальные машины разделяются на: I. Периодического действия: 1) рычажные, 2) черпаковые, 3) землесосы. II. Непрерывного действия: 1) черпаковые, 2) землесосы.

Рис. 2

К рубрике I,  относятся ручные и машинные приспособления для землечерпания на небольшой глубине, до 2 м при ручной работе и до 6 м при машинной. При помощи черпаков или мешком, укрепленных на шесте (рычаге), грунт добывается (черпается) и поднимается из воды; объем за один раз поднимаемого грунта около 0,01 до 0,02 куб. м при ручной работе и вдвое при машинной. При десятичасовой дневной работе выработка грунта в сутки достигает 7,5-10 кубометров при ручной работе и до 100 кубометров при машинной. Приборы эти могут быть применены только при разжиженных грунтах.

Рис. 3

К рубрике I, 2) относятся т. н. индийская ложка и прочие приспособления, являющиеся либо развитием этой последней, либо состоящие из двух или четырех лопастей, захватывающих грунт. Индийская ложка представляет из себя шест, к низу которого укреплен, за одну сторону при помощи шарнира, железный клепанный черпак (ковш), а к другой его стороне привязан канат, которым можно вращать ковш на его шарнире. Работа заключается в том, что ложка опускается (врезается) в разжиженный грунт, затем сперва тянут канат, причем грунт захватывается вращающейся на шарнире ложкой, а затем за шест и за канат весь прибор с грунтом вытаскивают из воды. Здесь шест служит только для нажатия ковша в грунт и для подъема вверх, но не для захвата грунта, почему индийская ложка не отнесена к рычажным приборам, в которых шест служит и для работы прибором, как рычагом. В некоторых приборах ложки эти, числом до восьми, располагаются в чугунном кольце, опускаемом и поднимаемом цепью; движение ложек при захвате ими грунта достигается при помощи особого механизма. Простой индийской ложкой можно вынимать грунт на глубину до 12 м; ложка размером 0,6 х 0,7 м весит около 37 кг; требуется до 10 рабочих.

К этой же категории землечерпальных машин относятся экскаваторы о двух и более лопастях; эти приборы опускаются на цепи или канате в грунт; к прибору идет еще другой канат к особому приспособлению, заставляющего лопасти сходиться и захватывать грунт. Экскаватор с забранным грунтом поднимается за оба каната (рис. 1).

К рубрике I, 3) — землесосы — относятся машины, работающие всасыванием грунта при помощи насоса поршневого или центробежного и трубы, опускаемой на дно водоема. Такой землесос был применен, между прочим, на работах по устройству либавских и виндавских портов, а также по расчистке фарватеров рек Волги и Днепра.

Отвозящий землесос «Либава» (рис. 2) представляет из себя судно, в кормовой части которого помещены: котел, паровая машина и центробежный насос; в носовой части устроены каюты и служебные помещения; а в средней части находятся разгороженные перегородками камеры для приема всасываемого грунта. Дно камер может быть открыто и грунт выгружен. Железная труба, опускающаяся с одного бока судна на дно, всасывает грунт, который подается вверх и по двум трубам распределяется по камерам. На глубине 8,50 м все камеры, вместимостью в 250 куб. м, наполняются грунтом в течение 35 мин. Стоимость, в Либаве, 1 куб. сажень вынутого грунта при обмере в камерах и при отвозке за 6 верст выражалась в 2 р. 25 к.

К рубрике II, 1) относятся одночерпаковые и многочерпаковые экскаваторы.

Одночерпаковые экскаваторы, или паровые лопатки (американские и английские), состоят из (рис. 3) движущихся по рельсам платформы с котлом, с паровой машиной и с механизмом, состоящие из крана, несущего на рычаге большой черпак (лопату) с откидным дном и зубцами наверху. Платформа может поворачиваться на вертикальной оси. Работа заключается в том, что грунт забирается из откоса выемки при движении лопаты вверх; затем платформа поворачивается так, чтобы черпак занял положение над подвижным составом, дно черпака откидывается, и грунт выгружается. Вместимость ковша до 2 куб. м, высота разбираемой выемки до 15 м, успешность работы до 1000 куб. м  в 10-часовой рабочий день.

Землестрогальная машина Полякова-Ковтунова (Путиловский завод) представляет из себя тоже движущуюся по рельсам платформу с механизмом, приспособленную для срезания откоса выемки во всю его высоту при движении машины по рельсам. Механизм этот состоит, во-первых, из катка, катящегося по откосу выемки и вдавливающего в него камешки; во-вторых, из ножа, которым сострагивается тонкий слой земли сразу во всю высоту выемки; в-третьих, из черпаковой нории (элеватора), подбирающей и подающей наверх срезаемый грунт, и, в-четвертых, из ленточного транспортера, при помощи которыого грунт подается на вагонетки. Производительность машины до 1000 куб. м в 10-часовой рабочий день; применяется, главным образом, для глиняного грунта при кирпичном производстве.

Многочерпаковые экскаваторы (немецкие и американские) бывают для верхнего (высокого) и глубокого (низкого) черпания грунта как сухого, так и разжиженного водой. Главная часть этих машин состоит из массивной железной цепи, с укрепленной на ней железными ковшами; цепь, перекинутая через два цепных колоса (блока), приводится в движение паровой машиной, (см. XV, табл. IV к ст. горное дело). Путем перестановки ковшей и проч. частей каждый тип экскаватора может быть приспособлен для высокого или низкого черпания.

Сравнивая достоинства и недостатки паровой лопаты с многочерпаковым экскаватором, можно указать, что паровая лопата может работать только в сухих выемках (высокое землечерпание), но зато и в каменистых и твердых грунтах, между тем как многочерпаковые экскаваторы могут работать в сухих и мокрых грунтах и под водой, при высоком и низком землечерпании, но зато неприменимы в твердых и каменистых грунтах. К рубрике II, 2) — землесосы постоянного действия — относятся землечерпальные машины, всасывающие насосами разжиженный грунт в особенности шаланды.

Н. Лахтин.