Историческая сводка: История создания дорожного катка
Пожалуй, у обычных людей, не связанных своей деятельностью со строительством, дорожный каток ассоциируется с чем-то крайне громоздким, неповоротливым, а главное – довольно простым. Казалось бы, ну что в нем и вправду сложного? Тяжелая махина укатывает своим весом все, что под себя подминает, будь то грунт, щебень, асфальт или бетон. Придумать такое и заставить работать, явно, было делом нехитрым. И мало кто представляет, что на самом деле дорожный каток, наверное, имеет одну из самых давних историй, которая тянется в далекие, технически примитивные времена. Ибо человеку издавна требовалось ровнять площадки и создавать дороги, но при отсутствии двигателей им приходилось это делать, используя собственную физическую силу и силу животных.
Прототипы дорожного катка
Разумеется, одними из первых появились катки, которые тянули люди, лошади, волы и даже слоны. Конечно, эти устройства совсем не походили на современные, оснащенные компьютерами, катки, но все же функцию свою они выполняли.
И так как в старые времена первоочередной задачей человечества являлось выживание, которое обеспечивало еда, то первые трамбовочные устройства появились в сельском хозяйстве. Да-да, изначально катки являлись вовсе не дорожно-строительной техникой, а сельскохозяйственным инструментом, используемым для выравнивания земельных участков и разбивания больших комьев почвы, особенно после вспашки. Ибо, люди очень давно подметили – утрамбованная почва меньше высыхает, так как влага в ней имеет свойство дольше задерживаться. А на пастбище, выравненном предварительно катком, лучше растет трава, столь нужная для выпаса домашней скотины. К слову, стоит сказать, что и сейчас изредка в отдаленных сельских местах можно встретить самодельные ручные катки, которые садоводы используют с целью выравнивания и утрамбовки почвы. Существует и современное навесное оборудование для тракторов, которые тянут за собою по полю большие съемные грунтовые катки. Такие ролики называют полевыми катками, и, как видите, свое первоначальное историческое предназначение они не потеряли и поныне.
На фото изображен многосекционный полевой каток, разбивающий комья почвы
В то время, когда человечеству еще не пришла в голову идея создать хотя бы простой паровой двигатель, каток тянул человек-пахарь или вьючное животное. То есть использовалась сторонняя тягловая сила, которая шла впереди. Сейчас, как вы знаете, ролики у катка могут быть расположены как спереди, так и сзади.
Первоначально трамбовочные ролики делались из больших деревянных чурбанов, так как именно они имели большой вес и относительно ровную поверхность, а главное – могли катиться благодаря своей круглой форме. Кстати, существуют упоминания, что в СССР, такие катки, сделанные из деревянных колод, использовались вплоть до 1930-х годов 20 века.
Встречались в старину и особо «продвинутые» модели, к примеру, каменные или такие, которые делали из деревянных чурбанов с выдолбленной серединой, куда засыпался щебень. Камень добавлял трамбовочному агрегату дополнительную тяжесть, однако, от усилий он быстро разбивался и терял свою эффективность. Лишь после того, как человечество открыло для себя металл, который со временем стал доступен и обычным людям, трамбовочные ролики, конечно, стали делать из железа и чугуна.
Один из первых чугунных дорожных катков описал в своей книге «Theatrum Machinarum Generale» («Общая теория машин») в 1825 году немецкий инженер Яков Лойпольд, который впервые собрал в своем труде основные принципы машиностроения тех времен. Катки в его книге описывались как чугунные тяжелые валики, которые тянули лошади. Причем, это устройство уже предназначалось для дорожной трамбовки, и кони впрягались в упряжь одна за другой, ибо улочки начала 19 века были узкими.
Но человеку хотелось создавать все более тяжелые катки, а лошади и волы могли тянуть лишь ограниченный вес.
К тому же ими было тяжело управлять, и человек всерьез задумался о создании использования такой силы, которая была бы ему полностью подконтрольна. Он хотел строить механизмы, способные без устали работать самостоятельно. Так понемногу начала появляться самоходная техника, силу которой давал пар.
Забавно, но первоначально слово каток к известной нам дорожной технике не применялся. В 1850 году так стали звать статичный механизм для прокатки и изгиба стальных пластин, которые шли на постройку больших паровых котлов и кораблей. И лишь гораздо позже дорожному катку присвоили такое же имя.
Первые в мире дорожные паровые катки
О самом первом построенном человеком дорожном паровом катке известно немногое. Его «отцом» стал французский инженер-изобретатель Луи Лемуа, который смог получить патент на изобретение катка в городе Бордо (Франция) в 1859 году. К сожалению, до нас не дошли даже его рисунки, поэтому сложно представить, как выглядела данная машина. Однако, точно известно, что уже в 1860 году его катком воспользовались при строительстве дороги в Булонском лесу — излюбленном месте прогулок парижан. Так что страной изобретения дорожного катка можно смело назвать именно Францию.
В 1863 году Лемуа продал патент на постройку катков двум английским коммерсантам, владельцам компании «Clark and Batho» (Кларк являлся городским инженером индийской Калькутты, Бато – богатым англичанином).
Первый паровой каток появился на дорогах Англии в 1866 году. Он сошел с производства уже известной на тот момент компании «Эвелинг-Портер», его трамбовочный ролик располагался сзади, он весил целых 20 тонн и был оснащен двигателм мощностью всего 12-ть лошадиных сил. Однако, это был лишь прототип, который не вполне устроил его создателей. А вот настоящей промышленной машиной стал 30-тонный каток, который впервые появился на постройке дороги в Гайд-Парке Ливерпуля. Эта махина имела внушительные размеры и довольно забавный дизайн. Его основной ролик располагался уже спереди, имел диаметр рабочего органа 213 см и ширину 91,5 см, при этом каток оказывал удельное давление на грунт с силой 3,33 кг на см2.
Вот как описывали появление этой техники местные газеты: "Весь Ливерпуль находится в смятении. Владельцы закрывают свои магазины, дети плачут и прячутся за юбками матерей, лошади ржут от ужаса, а собаки лают в полном исступлении. Такую обстановку в городе создало появлении на улице экспериментального образца первого в мире парового катка, построенного компанией «Aveling & Porter Ltd.».
В последующие годы именно эта компания станет самым успешным производителем дорожных катков в Великобритании, выпустив за всю свою историю более 20 000 машин. Фактически в 19 веке Англия будет страной, которая займет лидирующую позицию в производстве и экспорте дорожных катков, которые станут покупать многие другие страны, такие, как Индия, Франция, Соединенные Штаты, страны Скандинавии, и др.
Дорожный каток Aveling & Porter на работах близ городка Винчестер (США) в 1895 году
В США первыми паровыми катками были именно машины производства «Aveling & Porter Ltd.». В Штаты их импортировали в 1868 и 1869 годах. Главный инженер Нью-Йорка тогда так их описывал: «Работа этих машин обходится городу в 10 долларов на день (в те времена 10 долларов было большой суммой, многие люди ее не зарабатывали и за месяц). Но за этот день каждая из них совершает столько работы, сколько может сделать 7-тонный каток, запряженный лошадьми, за два дня. При этом конный каток обходится городу в 20 долларов в день». Вот такой эффективной была эта техника!
Разумеется, как это всегда случается, примерно в то же самое время, когда компания «Aveling & Porter» «осваивала» своими катками Великобританию, в разных уголках планеты стали появляться и иные пионеры создания этой дорожной техники. Причем, необходимость постройки тяжелых паровых катков была обусловлена, прежде всего, изобретением, так называемого, дегтебетона (гудрона) – покрытия, которым стали мостить дороги.
Его изобрел в 1901 году английский гражданский инженер Эдгар Пернелл Хули, основатель компании «Tarmac PLC» (сейчас всемирно известного производителя строительных материалов). Запатентованное им дорожное покрытие предполагало устилку дороги слоем дробленого щебня, который покрывали вязкой смесью смолы и песка.
На самом деле, это покрытие было прародителем современного асфальта, которого так ждала развивающаяся автомобильная промышленность начала 20-го века.
Большинство первых производителей паровых катков создавали машины, которые пытались использовать принцип тягловой силы. То есть в их технике трамбовочные ролики располагались сзади, а паровой двигатель их просто тянул.
Один из дошедших до наших дней каток с задним расположением трамбовочного цилиндра, который выпускала английская фирма «Mann’s Patent Steam Cart & Wagon Company»
Но, довольно скоро они поняли, что этот принцип работы не очень эффективен, и стали заменять главным роликом передние колеса машин. С таким устройством дорожная техника могла быть какой угодно тяжелой, к тому же управлять ею становилось легче. При этом, на самом деле передний большой ролик в таких катках был не сплошным, а состоял из двух цилиндров (вальцов), закрепленных на одной управляемой оси, но все равно такие катки получили назвали одновальцовых. Катки с одним трамбовочным цилиндром так называют и поныне.
Первый одновальцовый паровой каток Volvo, созданный в 1906 году
Но и тут вскоре стало ясно, что одного переднего вальца на катках хватает для утрамбовки грунта и щебня, но совсем не достаточно для укладки асфальта. И тогда производителям пришла в голову идея заменить все колеса машины роликами, расположив один спереди, а второй сзади. Так на свет появились тандемные катки, первоначально двухвальцовые, а затем и трехвальцовые. Их изобретение на территории Европы приписывают английской компании «Robey & Co.» (до них тандемные катки пытались сделать французы, но их эксперимент оказался неудачным), которая, начиная с 1854 года, специализировалась на выпуске портативных паровых двигателей, сельскохозяйственной техники и паровозов. Свой первый тандемный каток они выпустили в 1925, оборудовав его двигателем от паровоза и цепной передачей.
Первый в мире тандемный каток весом 3 тонны, созданный компанией «Robey & Co.»
А уже в 1927 году с их конвейера сошел и трехвальцовый каток — тяжелая и длинная махина, которая, как ни странно, очень понравилась многим городским муниципалитетам Англии.
Три-тандемный (трехвальцовый) паровой каток марки «Robey & Co», дошедший в целости и сохранности до наших дней
Впрочем, справедливости ради стоит сказать, что компания «Robey & Co.» стала первой выпускать тандемные катки только на территории Европы. В США нашелся свой пионер этих машин – им стала компания «Buffalo springfield», умудрившаяся создать первый двухвальцовый каток на год ранее «Robey & Co.».
И заканчивая рассказ о паровых катках, хотелось бы напоследок сказать, что даже после изобретения двигателя внутреннего сгорания они долгое время оставались очень популярны. Настолько, что некоторые дорожные компании в Соединенных Штатах Америки использовали их вплоть до 50-х годов 20-го столетия, а в Великобритании несколько паровых катков оставались в коммерческой эксплуатации до начала 1970-х годов.
Катки на двигателе внутреннего сгорания
По мере освоения технологии двигателей внутреннего сгорания, в 20-ом веке, большинство инженеров стало пытаться переводить свою технику на использование продуктов переработки нефти. Однако, в начале века «нефтяные» двигатели были маломощны и крайне массивны. И первые дорожные катки, соответственно, также приобретали непомерный вес и ужасающие габариты, при этом оставаясь малоэффективной техникой. Конструктивно они походили на паровые катки, используя аналогичные технологии передачи мощности от двигателя к трамбовочным цилиндрам. Но, бензин плохо справлялся с этой задачей (катку не хватало тяги на низких оборотах), и все дорожные машины довольно быстро переориентировались на дизельное топливо. Дизельными они остаются и поныне.
Кто явился первым создателем рабочего дорожного катка на двигателе внутреннего сгорания, ответить сложно, ибо на эту тему ведутся научные споры среди историков. Явно большой вклад в это внесла британская компания «McLaren», которая, по сути, и стала одним из первых предприятий, разрабатывающих и внедряющих в технику бензиновые двигатели.
А некоторые исследователи считают «отцом» дизельного катка Джона Фаулера и его компанию «John Fowler & Co», которая начала пытаться внедрять «нефтяной» двигатель уже в 1902 году, то есть тогда, когда некоторые компании еще осваивали только выпуск паровых катков.
В 1909 году Фаулер изобрел свой двигатель, попытавшись его установить на сельскохозяйственный трактор и дорожный каток. Однако, он не завоевал особой популярности у пользователей, ибо такая техника была очень большой, но маломощной, и к концу 20-х годов 20-ого века ее было произведено всего 40 штук. Любопытно, но машинами Фаулера на тот момент очень заинтересовалась царская Россия, заключив с инженером большой контракт на поставку тракторов и нескольких единиц катков. Но, случившаяся в России революция свела на нет данные усилия, и машины Фаулера в нее так и не успели попасть.
А вот первенство создания дизельного тандемного катка активно оспаривают японцы, которые считают, что именно их компания «Sakai Heavy Industries» в 1925 году первой построила такую дорожную машину. И, разумеется, поначалу дизельные дорожные катки «достались» японской армии, а затем уже – в коммунальные и частные хозяйства страны.
Катки на службе у Оборонного Министерства Японии, 1925 год
На территории Европы новатором по части внедрения дизельного двигателя в дорожные катки стали опять-таки англичане – уже в 1921 году компания «Barford & Perkins» начала строить свои первые дизельные машины, вес которых составлял 8,10 и 12 тонн, работали они, судя из рекламного проспекта, на бензине и керосине, и имели три скорости.
Каток «Barford & Perkins», 1921 год, у которого сзади установлен водный бак для утяжеления техники
Рекламный проспект компании «Barford & Perkins», 1926 год
8-тонный каток фирмы «Barford & Perkins». Фото 1927 года
А в Австралии был свой пионер, компания ’Imperial Super Diesel’, которая в 1925 году наладила практически промышленный выпуск дизельных катков, многие образцы которых живы и сегодня.
Дизельный австралийский каток 1925 года выпуска
Впрочем, как и в случае с иной техникой, переломным моментом в изменении конструкции дорожного катка стала Вторая мировая война. Во время которой к производству дорожной техники подключилась компания Fordson, да и иные известные нам производители.
Военный дизельный каток фирмы Fordson, 1943 года выпуска, дошедший до наших дней