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Steam shovel - Wikipedia

蒸気エンジンの開発には多くのステップがあり、ビーム型エンジンにさかのぼれば、多くの変遷があったことに なりますが、ここでは輸送手段としての蒸気エンジンの確立をその一周目であると考えます。 ここで蒸気エンジンの開発が停止するのではなく、二周目があります。 この二周目の開発の中心的部分の 1 つとなるのが蒸気ショベルです。 (もう一つはトラクション・エンジンでこちらはトラクターのご先祖です。)

明治維新で日本が蒸気機関車を導入する時期は欧米では蒸気エンジンの開発サイクルの二周目に入っている時で この時点で日本はすでに周回遅れなのです。 この周回遅れはほとんど取り戻すことが不可能で、エンジンの製法はますます複雑なものとなり 日本と欧米の差は開く一方だったのです。 複雑化しすぎると、その後に単純化のサイクルが登場し、蒸気エンジンがディーゼルとなり、 更には蒸気ショベルが油圧制御に変化し、これで基本的に可動な部品数が劇的に縮小し、 日本も次世代を見ることになったのです。これが 1960 年代に日本で起きたことです。

蒸気ショベル (Steam Shovel)

蒸気ショベルは大きな蒸気動力の掘削機械で、 岩や土壌を持ち上げたり、移動するようにデザインされている。 蒸気ショベルは 19 世紀や 20 世紀における公共工事に重要な 役割を演じ、鉄道やパナマ運河の建設でキーとなった。 より単純でより安い、 ディーゼル動力のショベルの登場により、1930 年代に 蒸気ショベルは 使用されなくなった。


アラスカの見捨てられた蒸気ショベル:
目で見てわかる主な部品は、ボイラー、
水タンク、ウィンチ、主エンジン、ブーム、
ディッパー (ヒシャク)、装置用エンジン、ホイール、バケット
  1. 歴史
  2. 操作
  3. 蒸気ショベルの製造業者
  4. 保存
  5. 物語において
歴史
原点と発展

蒸気ショベルは ウィリアム・オーティス (William Otis) によtって発明され、 1839 年に彼のデザインによる特許が授与された。

最初の機械は「部分旋回」するものとして知られており、 これはブーム (張り出し棒) が 360度まで回転しなかったからである。 機械は鉄道の車台 (Chassis) の上に建造され、 ボイラーや移動エンジンはこの上に搭載されていた。 ショベルの腕や駆動エンジンは車台の一方の端に搭載されており、 これにより限定された旋回が可能となった。 輪縁のついた車輪を装着した台車が固定され、 動力は軸をチェーン駆動することにより車輪に伝達された。 一時的な軌道がショベルが効果を持つと思われる場所に、労働者により敷きなおされ、 位置が変更された。


リンク=ベルト・蒸気ショベル・クレーン、1890 年頃

蒸気ショベルは 19 世紀後半にはもっと人気が出た。 元々、鎖で巻き上げるように設計されていたが、 1870 年代に鋼製ケーブルの到来により巻揚げ機の操作が易しくなった。

後の機械にはキャタピラー軌道が設置され、レールの必要性が無くなった。

完全旋回し 360° 回転するショベルは 1884 年に英国で発明され、 これらの機械ではより望ましい形態となった。

成長と使用

(米国と英国における) 拡大する鉄道網は蒸気ショベルの需要を促進した。 広大な鉄道の総マイル数と、対応する移動物資の大きさから、 技術的な飛躍が必要となった。 その結果、蒸気ショベルはあたりまえのものとなった。

米国の製造業者には 1884 年創業の マリオン蒸気ショベル会社、 P & H エリー および ビュサイラス=エリー・ショベル・カンパニーがいた。

急成長する北米の都市では、 初期の高層ビルの基礎や地下室を掘削するために蒸気ショベルを使用した。

訳注
蒸気ショベルの身近の応用で最も広範囲に使用されたのが
  1. 鉄道建設、道路建設
  2. 下水道の整備
と思われます。現代では何らかの工事をする場合に、重機の使用は不可欠となっていますが、 これはすでに 19 世紀後半に始まっていた現象なのです。 日本でも明治時代に欧米の真似をして下水道整備をしようとしますが。手作業では下水道が整備されるはずがないのです。 わずかに 神田下水の記述にその痕跡が残っているだけです。欧米各国では産業革命の一環として、 重機 (蒸気ショベル) を使用した下水道整備が可能となり、日本では単にそれが可能ではなかったのです。 日本でこれが可能となるのは重機の使用が日本で一般的となる 1960 年代以後のことです。 つまり、日本の下水道が整備されるのは第二次大戦後ですが、この事実は日本で蒸気ショベルが戦前に使用されたことが ほとんどないという事実と密接に結びついているのです。

最も有名な蒸気ショベルの応用は恐らくパナマ地峡を横断したパナマ運河の掘削である。 102 台の蒸気ショベルが 10 年にもわたる掘削に従事した。 これらのショベルのうち、77 台はビュサイラス製であり、残りがマリオン製であった。 これらの機械は、その仕事で「山を動かした」。ショベルの乗員は誰が最も土砂を 移動できるのかを競った。

  
マリオン蒸気ショベル
1908 年、パナマ運河の掘削
1919 年頃、蒸気ショベルが
サンディエゴ・アリゾナ鉄道の掘削
訳注
マリオン蒸気ショベルの写真をクリックして、画像の説明を読むと、 マリオン蒸気ショベル「モデル 90」と書いてある。 マリオン蒸気ショベル(ル・ロイ,ニューヨーク) によると、パナマ運河の建設に使用されたマリオン蒸気ショベルは「モデル 91」としている。 しかし写真で見る限りでは余り違わない。

蒸気ショベルは鉱山の操業を支援した: ミネソタ州の鉄鉱山、チリやモンタナ州の銅鉱山、 クロンダイクの砂鉱採掘場 -- どこにも土壌を動かす装置があった。 しかしながら、ショベルがその本領を発揮したのは 急成長する露天掘り鉱山であった -- 最初はユタ州のビンガム・キャニオンであった。 ショベルは系統的に丘陵をそぎ取った。 その結果、蒸気ショベルは世界中 -- オーストラリアからロシア、更には中国の炭坑 -- で使用された。 ショベルは建設にも、道路建設にも、石切り場でも使用された。

蒸気ショベルが本領を発揮したのは 1920 年代で、 北米の至る所で公共投資による道路建設があった。 何千マイルもの州の幹線道路がこの時期に建設され、 多くの工場と共に建設され このような工場にはヘンリー・フォードのルージュ川プラント (Henry Ford's River Rouge Plant) もあり、多くのドックや港、建物、穀物エレベータ (grain elevators) があった。

後継機種

1930 年代には、蒸気ショベルは今日でもいまだに使用されている先駆とも言える 単純で、安価なディーゼル動力の掘削ショベルに敗北をした。 露天掘り鉱山はこの時点で電化された。 第二次大戦後になって始めて、高圧油圧管の到来と共に、 もっと多目的な油圧 バックホー・ショベル (逆クワ・ショベル) が ケーブル巻き上げウィンチ・ショベルよりも卓越することとなったのである。

多くの蒸気ショベルはディーゼル・エンジンによる機械が取って代わるまでは、 発展途上国の鉄道で仕事に従事していた。 大半がスクラップにされた。

大きな何トンもの鉱山ショベルではケーブル巻き上げ装置をいまだに使用している。 1950 年代と 1960 年代にはマリオン・ショベルは東部米国の炭坑操業のために大きな土壌掘削ショベルを 建造した。 注目すべきショベルにマリオン 360、 マリオン 5900、マリオン 6360 がある。 どれも 180 立方ヤード (140m3) のバケットが付いていた。 一方、ビュサイラスはもっと有名なモンスター -- ビッグ・ブルータス (Big Brutus) -- を建造した。 ビッグ・ブルータスはかって建造されたものでは最も大きなパワー・ショベルで、 現存しているものの中でも最大なものである。 「エジプト の GEM (宝石)」 (GEM (宝石) は「Giant Excavating Machine」の意味で、エジプト (Egypt) は東オハイオのベルモント・カウンティのエジプト峡谷の意味) は 1967 年から 1988 年まで操業し、 類似の大きさであったが、それ後取り壊された。 これらの大きな機械は蒸気ショベルといまだに呼ばれているが、 正確には「パワー・ショベル」と言うべきである。というのは、これらはウィンチの巻き上げに 電気を使用しているからである。

操作

蒸気ショベルは次のものから構成されている。

  1. バケット (バケツ)、通常は歯の付いた縁があり、これにより地面を掘る
  2. ディッパー (ヒシャク、dipper or dipper stick)、バケットとブームをつなぐ棒
  3. ブーム (boom, 張り出し棒)、回転台の上に搭載され、 ディッパーと制御ワイヤーを支える。
  4. ボイラー
  5. 水タンクと石炭庫
  6. 蒸気エンジンとウィンチ
  7. オペレーターの操作板
  8. 軌道の上の回転台、この上に全てが搭載されている
  9. 車輪 (時にはキャタピラー軌道のこともあるし、 鉄道の車輪のこともある)
  10. (回転台の上の) 収納庫 (house)、構造物を収納し、保護するためにある。

1909 年頃、100 トンの蒸気ショベル
この鉄道モデルでは、ブームは運転台とは
独立に回転、運転台にはボイラーが設置

蒸気ショベルは幾つかの独立な操作がある: ブームを上昇させることができ、収納庫を回転し、 ブームや制御用エンジン (crowd engine) を付けたままディッパーを延伸でき、 ディッパーを上げ下げできる。

岩面を掘削する時は、オペレーターはディッパーを持ち上げて同時に延伸でき、 バケットを土砂で満載する。 バケットが一杯になると、鉄道の貨車や自動車のトラックに 積載するするためにショベルを回転する。 バケットの底面の蓋の固定ピンが開放され、積載物が排出される。 オペレーターはディッパーの軸を下向きにすると、バケットの口が自重で閉じ、 ピンが自動で再固定され、操作が継続する。

訳注
上の写真を大きくしてみると、バケットから土砂を排出する時には、 バケットの底の蓋をあけていることがわかります。これがピンでとめられている。、

蒸気ショベルには通常 3 名の乗員がいる: 技術者、火夫、地上要員。 ショベルを移動するには多くの操作が必要である: レールや角材を移動し、 付属品を装着するためにケーブルやブロックを使用し、 チェーンや索具を装着する、等。 柔らかな土壌の上では、ショベルは角材の敷物を使用して、 地面を水平にしたり安定にしたりする。 初期のモデルは自走式ではなく、ブームを使用して位置を変えた。

蒸気ショベルの製造業者

北米の製造業者:


ビュサイラスの鉄道ショベル
ブームは運転台の収納庫と独立に回転する。

ヨーロッパの製造業者:

訳注
ごくわずかな製造業者が日本語の Wikipedia で取り上げられていますが、 この製造業者は機関車メーカーとして紹介されています。 時代を開拓した蒸気ショベルメーカーとして紹介されているわけではない。
パワーショベル/ドラッグライン製造業者
訳注
ドラッグライン (dragline) の YouTube はいくらでも検索でき、ドラッグラインは 「引きずりクレーン」とでも訳す方が適切なようです。earth mover です。
・インターナショナル・ビュサイラス
 (Bucyrus International)
・インスレー製造会社
 (Insley Manufacturing Co)
・小松製作所
 (Komatsu)
   ・リマ機関車工場
 (Lima Locomotive Works)
・リンク・ベルト
 (Link Belt)
・マリオン・パワー・ショベル
 (Marion Power Shovel)
・P&H 鉱山装置
 (P&H Mining Equipment)
   ・プリーストマン兄弟社 (英)
 (Priestman Bros (UK))
・ランサム & レーピエ (英)
 (Ransomes & Rapier (UK))
・ラストン=ビュサイラス (英)
 (Ruston-Bucyrus (UK))
訳注
小松製作所のことに関してはかなり謎がありました。 小松製作所は第二次大戦中にブルドーザーを量産しており、 日本の企業としてはきわめて異色な存在です。 小松製作所のことで疑問になったのは、日本は第二次大戦まで優秀な鋼を 製造できないのに鋼が必須となるブルドーザーを製作していたことにあります。 今では、どこに書いてあるのか分からなくなっていますが、好奇心に駆られ、どのようにして 鋼を手に入れたのかを探しました。その結果、小松製作所には電気炉があったことに気が付きました。 自明な点は、小松製作所は当初は戦艦大和と同じ方法で鋼を製造していたのです。 しかし、これでは価格が高すぎて、戦後の発展があり得ません。手ごろな値段の優秀な鋼が手に入らないからです。 しかもこれはかなり劣悪な鋼です (最初の量産機の排土板を見れば自明。) 小松製作所は第二次大戦直後に極めて異常なことをしています。世界中に進出しているのです。 これは憶測ですが、日本国内では優秀な鋼が手に入らないため原料を求めて世界に進出したのだと 思われます。ヨーロッパの息のかかった場所には優秀な鋼が手に入り、 これを利用して重機を作ったのだと思います。 致命的となるのはブルドーザーの排土板です。 ヨーロッパの植民地があった場所には優れた製鉄所があり、 ここで重機にとって必須となる鋼を手に入れたはずなのです。日本国内で優れた鋼が製造できるようになるのは 1960 年代で、 それまでの間、何らかの方法で小松製作所が鋼を手に入れていたのです。 皮肉なことですが日本以外の国であれば比較的容易に優れた鋼が手に入った。 戦艦大和の存在が示していることは戦前の日本の製鉄産業は全く後進的であったことなのです。 しかし小松製作所は極めて巧妙に事態を切り抜けた。いや実に見事。以上に気がつくのに随分時間がかかった。
保存

大半の蒸気ショベルはスクラップにされたが、 一部分が産業博物館や個人コレクションに残っている。

ル・ロイ・マリオン (Le Roy Marion)

詳細は マリオン蒸気ショベル (ル・ロイ, ニューヨーク) を参照。

世界で最も大きな蒸気ショベルで無傷のまま生き延びているのは 1906 年製のマリオンの機械であり、 ニューヨーク州の米国の小さな町であるル・ロイにある。 これは 2008 年に 国の歴史登録財 (National Register of Historic Places) に登録されている。

ラストン・プロクター蒸気ショベル No 306 (Ruston Proctor Steam Navvy No 306)

この機械は元々はイングランド、 ベッドフォードシャーのアールジー (Arlesey) のチョークの採石場で使用された。 採石場が閉鎖された時に、蒸気ショベルは単に放棄され、 採石場が水没した時に「失われた」。 1970 年代に、この場所は地方の名所となり、 ブルー・ラグーンとして知られた (これは石切り場の化学成分が水に色を付けたためである)。 そして長い干ばつのあとに、錆びたショベルの頂上部が水から突き出ているのを見ることができた。 ラストン & ホーンスビー (Ruston & Hornsby) の専門家である レイ・フーリー (Ray Hooley) がこの話を聞き、蒸気ショベルを水没した採石場から取り戻す困難な仕事を組織した。 フーリーはラストン・ビュサイラス工場の見習いを使用して、蒸気ショベルを稼働状態まで復元する手配をした。 その後、蒸気ショベルは 「 リンカンシャー生活博物館」に手渡されたが、 可動な状態であるかどうかは不明である。 蒸気ショベルは多くの組織の何百時間もの労力とボランティア支援によって復元された。 しかし、今日 (2010 年) リンカンシャーの産業遺産は雨から保護されることが無く、 雨水がボイラーの煙突から滴り落ちている。 多くのリンカンシャーの住民とラストンの技術者はこの象徴が救済されることを望んでいる。

訳注
  1. 英語では蒸気ショベルを Steam Shovel (スチーム・ショベル) と言いますが、 ラストン・プロクター社の初期の機械は Steam Navvy と呼ばれ、直訳すると「蒸気人夫」になります。
  2. Search resultsArlesey - Old Engine.org Homepageには、以上のことに関しての話が記載されています。 これによると「ラストン・プロクター蒸気ショベル No 306」は 1909 年製造とのことで、 水没している写真と、 チョークの採石場で働いている写真も掲載されています。
  
ラストン・ビュサイラス No 4 (1931 年建造) 1923 年製ビュサイラス モデル 50-B
ネダーランド鉱山博物館
1923 年製ビュサイラス・モデル 50-B (1923 Bucyrus Model 50-B)

25 台のビュサイラス・モデル 50-B はパナマ運河に送付され、 橋を作り、道路を作り、排水溝 (drain) を作り、運河の底から大量の土砂や岩を切り出すのに使用された。 一台を除いてすべてのショベルがパナマでスクラップにされた。 生き延びた機械はカリフォルニア州に送り返され、次にデンバーに送られた。 1950 年代の始めに、ロイ (Roy) とラッセル・デュランド (Russel Durand) 【訳注:兄弟ないしは親子】 はローリンズビル (Rollinsville) にこの機械を輸送し、1978 年までコロラド州のネダーランド (Nederland) の 6 マイル南にある ランプ・ガルチ砂鉱床で使用した。 この蒸気ショベルは動作可能なビュサイラス・モデル 50-B の 残された二台のうちの一台であり、 ネダーランド鉱山博物館に保存されている。 (もう一台は、ミネソタ州のローラー (Rollag) の 「ウェスタン・ミネソタ蒸気脱穀機屋の再会」にある。) カリフォルニア州のウィリッツ (Willits) の「原動力の起源」も一台の 50-B を 手に入れ、9 月初旬の「蒸気祭り」で一年に一度、公けに操業している。

訳注
  1. 「ウェスタン・ミネソタ蒸気脱穀機屋の再会」とは 9 月第一月曜日の労働の日 (Labor Day) に開かれる一年に一度の お祭りのようです。
  2. ネダーランド鉱山博物館にある動作可能な ビュサイラス・モデル 50-B
物語において

蒸気ショベルは子供向け絵本の古典である 「 マイク・マリガンとスティーム・ショベル」 で名声を得ている。 P.D.イーストマン (P.D.Eastman) による子供向きの絵本の 「 あなたがぼくのお母さん ?」の クライマックスでは別のパワー・ショベルが呼び物にされ、 赤ちゃん鳥が「鼻吹き屋」(snort) によって巣に戻されている。 もっともこれは必ずしも蒸気ショベルでないかもしれない。

きかんしゃトーマスのテレビ・シリーズでは、 ネド (Ned) と呼ばれる蒸気ショベルが端役として登場している。 オーストラリアの子供向けテレビ・シリーズの 「ミスター・スキッグル」(Mr Squiggle) では、 蒸気ショベルのビルが コミックリリーフになっており、 笑うたびに鼻から蒸気を吹き出している。 フューチュラマのエピソードで、 ベンダーは「大きくなったら蒸気ショベルになりたい」と言っている。