Этапы развития инженерной техники для производства землеройных работ

В статье рассматриваются пути улучшения и совершенствования техники инженерных войск, способствующие повышению механизации проведения землеройных работ, увеличению объёмов и темпов выполнения инженерных задач. Показано как в ходе развития предприятий отечественного машиностроения в первой половине ХХ века происходило совершенствование рабочего оборудования специальных машин, позволяющего разрабатывать грунты различной категории.

Ключевые слова: грейдер, грунты, землеройные работы, инженерная техника, инженерные войска, скрепер, траншеекопатель, учебный военный центр, экскаватор Учебный военный центр ДВФУ проводит подготовку будущих офицеров инженерных войск Вооруженных сил Российской Федерации. По своему предназначению инженерные войска выполняют сложные задачи обеспечения боевых действий войск по устройству и содержанию дорог и колонных путей, фортификационному оборудованию позиций и районов расположения. Для успешного выполнения поставленных задач требуется высокая специальная подготовка личного состава, и применение инженерной техники. Инженерная техника для механизации земляных работ предназначена для устройства выемок в грунте, отрывки траншей, ходов сообщения, котлованов, окопов для техники и укрытий для машин, а также скважин и колодцев для добычи воды и устройства невзрывных заграждений [1]. инженерный вооружение техника машина В начале ХХ века в инженерных войсках Российской, а затем Красной армии техническое оснащение было недостаточным, большая часть землеройных работ проводилась личным составом подразделений вручную. В то же время возросли нагрузки на инженерные войска, в плане обеспечения становления Красной Армии СССР.

Быстрый рост количества машин инженерного вооружения связан с годами первых пятилеток, периодом развития тяжелой индустрии и ее сердцевины — машиностроения, что позволило с начала 30-х годов XX века начать производство землеройных машин. На базе начавшегося серийного производства тракторов и автомобилей налаживается выпуск дорожных, землеройных, строительных и других машин. В 1931 г. появились первые экскаваторы Ковровского экскаваторного завода с ковшом вместимостью 2,5 м³, которые положили начало развитию советского экскаваторостроения [2, с. 25−29].

В 1932 г. Воткинский машиностроительный завод изготовил первый гусеничный экскаватор с паровым двигателем и ковшом вместимостью 1,5 м³. С 1930 по 1937 годы завод был в ведении Всесоюзного объединения тяжелой промышленности и выпускал высокопроизводительные паровые экскаваторы и золотодобывающие драги. За 7 лет производства была выпущена и отправлена на стройки страны 271 машина.

Развитие тяжелого машиностроения в 30-е годы позволило начать выпуск различных машин для разработки грунтов. В течение 1932—1936 гг. на вооружение армии были приняты:

• — одноковшовый экскаватор М-1-ДБ «Комсомолец» на базе трактора СТЗ. Этот экскаватор имел скорость движения до 3 км/ч при мощности двигателя 22 кВт. Вместимость его ковша составляла 0,35 м³, масса экскаватора—11 т;
• — прицепной грейдер с металлическими колесами, быстроходный многоковшовый экскаватор БЭ с рабочим органом роторного типа на базе быстроходного артиллерийского тягача;
• — плужный траншеекопатель КВ-2 за трактором ЧТЗ-65 с гидравлическим управлением, позднее траншеекопатель изготавливался с пневмобаллонами, что позволило перевозить его автомобилем с большей скоростью;
• — многоковшовый цепной экскаватор МК-4;
• — скрепер СБ-1 ёмкостью ковша 0,75 м³ с гидравлическим управлением и пневматическими баллонами колес;
• — бульдозер БГМ с гидравлическим управлением.

Основным недостатком этих машин была низкая транспортная скорость.

В ходе Великой Отечественной войны земляные работы (отрывка траншей, ходов сообщения) выполнялись в основном вручную. Поэтому, в послевоенные годы, учитывая опыт войны, особое внимание было обращено на развитие технических средств для отрывки траншей. Уже в 1947—1948 гг. на вооружение инженерных войск были приняты многоковшовый траншейный экскаватор КГ-65 и одноковшовый универсальный экскаватор Э-505 [2, с. 37].

Многоковшовый траншейный экскаватор КГ-65 имел роторный рабочий орган с гравитационной разгрузкой ковшей. Ротор, имевший диаметр 3,24 м, размещался в кормовой части экскаватора и уравновешивался двигателем и узлами трансмиссии. Габаритные размеры экскаватора в транспортном положении были значительными (длина 9,2 м, высота 3,85 м). Экскаватор предназначался для отрывки траншей глубиной до 1,5 м до скоростью 0,2−0,3 км/ч. Отсутствие вертикального шарнира между рамой ротора и направляющими подъемного механизма не позволяло отрывать траншеи с криволинейным начертанием. Поэтому криволинейные траншеи отрывались короткими фасами. После отрывки каждого фаса экскаватор проводил маневрирование. При таком способе отрывки траншей коэффициент использования машинного времени снижался до 0,6. В дальнейшем на основе опыта применения в войсках экскаватор был модернизирован (ЭТР-152). В процессе модернизации была упрощена кинематическая схема трансмиссии и облегчено управление машиной.

Техническое решение траншейных машин отражало общий уровень машиностроения, достигнутый в стране. На машинах устанавливался мощный для того времени дизельный двигатель КДМ-46, была применена гидравлическая система управления рабочим оборудованием.

Принятый на вооружение универсальный экскаватор Э-255 на пневмоколесном ходу, имел в качестве основного оборудования обратную лопату вместимостью 0,25 м³ и вспомогательное крановое оборудование грузоподъемностью до 5 т. Этот экскаватор, имея производительность до 40 м³/ч и скорость самоходом до 14 км/ч, а в прицепе до 40 км/ч, позволял отрывать котлованы глубиной не более 2,6 м.

В 1949 г. был создан плужный траншеекопатель ПЛТ-60, предназначенный для работы в сцепе с трактором С-80. Широкий диапазон рабочих передач трактора обеспечивал полное использование его силы тяги и отрывку траншей глубиной 0,6 м при ширине по дну 0,5 м, по верху — 0,9 м в различных грунтах. Скорость отрывки траншей составляла 2−2,5 км/ч. В дальнейшем после модернизации был принят на вооружение траншеекопатель ПЛТ-100, предназначенный для отрывки траншей глубиной до 1 м при ширине по дну 0,3 м, по верху — 0,9 м.

С появлением ядерного оружия увеличился объем земляных работ, в том числе возросла протяженность отрываемых траншей и ходов сообщения. Необходимость отрывки большого количества траншей и их перекрытия определили на этом этапе преимущественное развитие траншейных машин и совершенствование способов их применений [2, с. 102].

Траншейная машина БТМ-1 отличалась от траншейного экскаватора КГ-65 более мощной базой, улучшенной компоновкой, более высокой транспортной скоростью. Конструкция и параметры ее рабочего органа, по существу, остались без изменения. Был сохранен и режим экскавации грунта, при котором окружная скорость ротора (по зубьям ковшей) не превышала 2 м/с.

Требования к защите войск от ядерного оружия определили значительное увеличение объема и темпов земляных работ, выполняемых при отрывке котлованов под блиндажи, убежища и укрытия для боевых и транспортных машин, а также необходимость иметь землеройные машины, обеспечивающие отрывку котлованов глубиной до 3,5 м.

В 1961 г. была создана машина МДК-2, которая удовлетворяла этим требованиям. В дальнейшем она несколько раз усовершенствовалась.

Одновременно с отладкой котлованной машины специалисты совершенствовали траншейные машины, плужные траншеекопатели, бульдозеры в целях увеличения их производительности и возможности; разработки прочных грунтов.

Наиболее полное конструктивное решение получила модель траншейной машины БТМ-ТМГ. В ней по сравнению с БТМ-1 и БТМ-3 увеличена скорость ковшей ротора до 3 м/с. Для улучшения их разгрузки применены подвески из цепей, а в трансмиссию введен гидроходоуменьшитель. Эти конструктивные мероприятия повысили производительность модели при разработке прочных грунтов. Гидрообъемный привод гусеничного движителя обеспечил бесступенчатое регулирование рабочих скоростей машины без разрыва силового потока. Это позволило разрабатывать мерзлые грунты со скоростью до 200 м/ч при глубине промерзания 1 — 1,1 м.

В начале 50-х годов в практику строительства прочно внедряется комплексная механизация. Общим условием осуществления комплексно-механизированных работ было принято требование по созданию рационально подобранных комплексов машин или отдельных универсальных машин, обеспечивающих высокие показатели эффективности механизации и выполнение работ без применения ручного труда, либо с минимальным применением его на вспомогательных, нетрудоёмких, операциях [3; 4].

Первым образцом универсальной землеройной машины с рабочим органом непрерывного действия явилась машина ПЗМ (в дальнейшем она прошла несколько модернизаций). Ее рабочий орган — многоковшовый цепной с принудительной разгрузкой. При перемещении ковшей в плоскости движения машины рабочий орган производит отрывку траншей глубиной 1,1 м, а в сочетании с поперечными перемещениями — отрывку котлована. Отрывка котлованов глубиной 2,3 — 3 м осуществляется за 2 — 3 прохода.

Рабочее оборудование ПЗМ было смонтировано на базе колесного тягача и состояло из бесковшового рабочего органа (для отрывки котлованов и траншей), бульдозерного оборудования (для засыпки котлованов и сооружений) и лебедки, которая обеспечивала необходимое тяговое усилие при отрывке траншей в мерзлых грунтах и котлованов в переувлажненных грунтах [5].

Накопленный за годы Великой отечественной войны и послевоенный период большой опыт применения землеройной техники, развитие науки и техники способствовали широкому развертыванию работ по созданию более совершенных образцов землеройных машин, таких, как котлованная машина МДК-3, траншейная машина ТМК-2, экскаваторы Э-305БВ и ЭОВ-4421 и др. Новые землеройные машины отличались высокой маневренностью, производительностью и возможностью применения их в различных условиях. Такие землеройные машины, как МДК-3, ТМК-2, ПЗМ-2, могли разрабатывать прочные грунты. Их производительность и максимальная транспортная скорость возросли в два-три раза, при этом одновременно улучшились их технологические показатели работы.

Новое поколение инженерной техники для землеройных работ создано на новых базовых машинах, у которых значительно повышены мощность двигателей и транспортная скорость, что позволило создать машины с более высокой производительностью и транспортной скоростью. На этих образцах широко применена гидравлика для систем управления и привода рабочего оборудования, расширены возможности по разработке тяжелых талых и мерзлых грунтов. На ряде машин установлены рыхлители, оборудование для отрывки траншей в мерзлом грунте, дополнительное бульдозерное оборудование [6].

Основными направлениями дальнейшего развития машин для механизации земляных работ являются: создание универсального рабочего оборудования, способного выполнить весь комплекс задач, возникающих при фортификационном оборудовании занимаемых войсками районов (позиций); применение новых принципов разрушения сред; перевод на единую базовую машину; применение устройств для обеспечения бесступенчатого изменения рабочих скоростей в диапазоне, зависящем от показателей базового шасси и применяемого рабочего оборудования.

Библиографический список

• 1. Козлов П. Г., Федюк Р. С., Тимохин А. М., Муталибов З. А. Надежность инженерно-строительной техники // Будущее технической науки: сборник материалов XIII Международной молодежной научно-техн. конф.; НГТУ им. Р. Е. Алексеева. Нижний Новгород, 2014. С. 227- 229.
• 2. Машины инженерного вооружения. Часть 1. Общая характеристика. Средства для преодоления разрушений и механизации земляных работ. /под. ред. А. В. Ольшанского. М.: Воениздат, 1986. 426 с.
• 3. Козлов П. Г., Федюк Р. С., Мочалов А. В., Тимохин А. М., Муталибов З. А. Подготовка студентов военных специальностей к будущей военной службе // Психология, социология и педагогика. 2015. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://psychology.snauka.ru/2015/03/4700.
• 4. Козлов П. Г., Федюк Р. С., Мочалов А. В., Тимохин А. М., Муталибов З. А. Проектирование военных автомобильных дорог студентами учебных военных центров в процессе обучения // Психология, социология и педагогика. 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://psychology.snauka.ru/2015/06/5398.
• 5. Козлов П. Г., Федюк Р. С., Тимохин А. М., Муталибов З. А. Влияние механизма выключения передних рессор на возникновение перегрузок в элементах толкающей рамы бульдозера ПЗМ-2 // Молодежь и наука: сборник материалов Х Юбилейной Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 80-летию образования Красноярского края, [Электронный ресурс], № заказа 1644/отв. ред. О. А. Краев. Красноярск: Сиб. федер. ун-т., 2014.
• 6. Захарочкин Н. А., Смирнов Ю. М. Пути совершенствования войсковых дорожно-землеройных машин с гидравлическим приводом // Научные труды / КарГТУ. Вып. 5. Караганда, 1999. С. 158−159.