Цепная лодка - Chain boat

Эта статья о лодках, которые плывут по реке на цепи. Для лодок, использующих цепь для перехода через реки, см. Цепной паром.
Цепная лодка и баржи на Река Сена во Франции в начале 20 века

А цепная лодка,[1][2] цепной буксир[3] или же цепной корабль[4] был типом речное судно, использовавшийся во второй половине XIX - первой половине XX века на многих европейских реках,[5] в котором для движения использовалась стальная цепь, проложенная вдоль русла реки.[2][6][7] Цепь тащила паровой двигатель установлен на борту и позволил лодке буксировать гирлянду баржи.[2][6][8][9] В Германия, такую ​​лодку по-разному называли Kettenschleppschiff, Kettenschlepper, Kettendampfer или же Kettenschiff и во Франции как тур.[6][10]

Цепь была поднята из воды над стрелой на поклон корабля и повел над палуба по оси корабля к цепному двигателю на миделе. Передача мощности от паровой машины к цепи обычно осуществлялась с помощью барабанной лебедки. Оттуда цепь перевели через палубу к другой стреле на суровый и еще раз спустили в реку. Путем перемещения кормовой стрелы и двух рули спереди и сзади, из стороны в сторону можно было снова заменить цепь в центре реки, даже при преодолении изгибов реки.[7]

История

Чертеж французской цепной лодки, La Ville de Sens (1850)

Цепная навигация для лодок произвела революцию во внутреннем судоходстве во время Индустриальная революция во второй половине 19-го века в Европе и вытеснил доселе обычную перевозку барж на тягловые животные или люди. Цепной привод этих речные лодки оптимально использовали еще относительно маломощные паровые машины того периода. Кроме того, лодки были особенно хорошо приспособлены к сложным условиям речного судоходства, имевшим место в то время: многие реки были мелкими или быстрыми и фактически исключали использование пароходы. В результате цепные лодки вскоре стали использоваться на многих реках Европы. Но к первой половине 20 века им все больше угрожала конкуренция со стороны все более мощных пароходы, что-то, чему способствовали канализация рек.[11]

Первые конструкции и ранние технические этапы развития цепных лодок имели место в середине 19 века, особенно во Франции. В прототип всех более поздних цепных лодок на реках Эльба, Неккар и Главный был француз пароход La Ville de Sens, который был построен немецким инженером М. Дитцем около 1850 г. в г. Бордо и обтянул верх Сена между Париж и Montereau. Его технически совершенный принцип работы и его конструктивные особенности были приняты всеми последующими европейскими пароварками.[7]

Дизайн

Модель баварской цепной лодки, K.B.K.S. № V

Корпус этих симметрично спроектированных лодок был почти на одном уровне с поверхностью воды на носу и корме. Эта конструкция уменьшила мощность, необходимую для подъема буксирной цепи на носовую часть лодки, а также уменьшила осадку на носу.[12] Большая высота лодки в центре облегчила размещение паровой машины. Эта форма палубы - низкая в носу и корме и более высокая в центре - типична для всех построенных впоследствии цепных лодок.

Цепные лодки предпочитали на мелководных реках с быстрым течением. Это было причиной плоской неглубокой осадки килей. Цепные лодки, оптимизированные для особо мелководья, имели проект всего от 40 до 50 сантиметров (от 16 до 20 дюймов) в порожнем состоянии. Даже при полной загрузке углем их осадка составляла всего от 70 до 75 сантиметров (от 28 до 30 дюймов).[13] Такая мелкая осадка позволяла осуществлять перевозки по реке даже в засушливые летние месяцы, когда уровень воды в реках мог быть очень низким.

Лодки с более короткими цепями - длиной от 30 до 40 метров (от 100 до 130 футов) и шириной от 5 до 6 метров (от 15 до 20 футов) - были более маневренными и хорошо подходили для узких рек с множеством изгибов, например, на Заале. Более длинные суда - длиной от 45 до 55 метров (от 150 до 180 футов) и шириной от 7 до 10 метров (от 25 до 35 футов) - больше подходили для относительно глубоких рек, таких как Эльба. Чем глубже был водный путь, тем больше мощности требовалось для подъема тяжелой цепи. Носовая часть корабля была опущена дальше. На более крупных лодках этот эффект меньше.[14]

Сам корпус был из железа или дерева и мог выдерживать легкие удары о русло реки. Если, однако, он был продырявлен, корпус изнутри был разделен несколькими водонепроницаемыми переборки это предотвратило затопление корабля. Под палубой располагались паровой двигатель, угольные бункеры и помещения для экипажа.[7]

Схематический вид цепной системы баварского цепного катера: стрела (зеленая), руль направления (розовый), направляющие ролики (синие), цепной привод (красный)

Управление и навигация

Вид спереди цепной лодки со стрелой

В цепном судоходстве цепь просто «свободно» укладывалась на русло реки на большие расстояния до нескольких сотен километров. Только собственный вес массивной цепи, которая весила около 15 килограммов на метр (30 фунтов / ярд) или 15 тонн на километр (27 тонн / миль), и ее естественное зацепление за песок и камни русла реки оказали сопротивление, так что цепная лодка и прикрепленные к ней баржи могли тянуть себя по цепи. Вода выдерживала вес лодок и барж, в то время как цепь должна была справляться только с мощностью двигателя. Цепь была закреплена только на двух ее концах, чтобы лодки могли продолжать тянуть себя до конца пути цепи.[14]

Проблема была вызвана смещением цепи вбок. На поворотах реки цепь, уложенная изгибом, имела тенденцию все больше вытягиваться прямо и, таким образом, двигаться к внутренней части поворота. Чтобы предотвратить это, цепные лодки носили и корма с большими мощными рулями.[14] Эти рули иногда имели длину более четырех метров и управлялись с помощью управляющих колес на палубе.

На носу и корме лодки цепь протянулась вдоль гика, который выступал далеко за край палубы. Это предохраняло цепь от ударов по длинным рулям. Стрелы были подвижными и могли поворачиваться вбок с помощью рукоятки. Таким образом, лодку можно было ориентировать под углом к ​​направлению цепи. Это также увеличило шансы на замену цепи обратно в центре реки.[14]

Стрела также была оснащена оборудованием для перехвата цепи, чтобы в случае разрыва цепи она не могла убежать. Если цепной захват не был достаточно быстрым, чтобы зацепиться за цепь, он просто убежал и исчезал бы в реке. Затем его нужно было тщательно найти с помощью якоря и утилизировать.[15]

Цепной привод

В первом поколении цепных лодок цепь наезжала на цепные барабаны сбоку лодки. При быстром течении или когда возникали проблемы с подъемом цепи из-за заиления или препятствий на русле реки, таких как большие камни, лодка могла заметно отклониться от курса и крениться в сторону. В результате на более поздних цепных лодках цепной привод всегда располагался на средней линии лодки.[14]

Барабанная лебедка

Барабанная лебедка (1866 г.)
Барабанная лебедка французской цепной лодки в туннеле Рикваль на Канал де Сен-Кантен (Musée du touage)

Старые цепные лодки на Эльбе, цепные пароходы на Неккаре и три судна на Майне, принадлежащие Гессену. Майнкетте Компания использовала барабанную лебедку для передачи мощности. Чтобы обеспечить необходимое сцепление цепи на приводных барабанах, цепь несколько раз наматывалась на два тяговых барабана, размещенных один за другим в центре лодки. Цепь имела от четырех до пяти канавок и попеременно наматывалась на передний и задний барабаны.[16]

Недостатком этого метода было то, что цепь часто рвалась. Это произошло не просто из-за перегрузки цепи из-за длины состава баржи. Было подсчитано, что даже если бы звенья цепи изнашивались до половины своего первоначального поперечного сечения, эта сила не привела бы к разрыву.[17] Скорее проблема заключалась в том, что фрикционный износ на переднем тяговом барабане был намного больше, чем на заднем. И как только диаметры двух барабанов стали неравными, вокруг заднего барабана намоталось больше цепи, чем могло быть обработано передним. Это могло вызвать напряжения как на барабанах, так и между ними, которые были бы настолько большими, что звенья цепи не могли выдерживать растягивающую нагрузку, и их предел разрушения был превышен.[18]

Этот эффект становился еще более выраженным, если цепь перекручивалась, напримерцепь тянулась набок или даже образовывала узлы. Это увеличило радиус поворота до 25%, в результате чего был достигнут предел упругости цепи 5%.

Передача тягового усилия от барабанов к цепи достигается только за счет трения. В случае образования инея или льда цепь может соскользнуть. В таких случаях бочки поливали горячей водой.[15]

Другой проблемой барабанных лебедок была относительно большая длина цепи - от 30 до 40 метров (от 100 до 130 футов), - которую приходилось несколько раз наматывать вокруг двух барабанов. Если бы цепная лодка использовалась только для буксировки барж вверх по течению, она не могла бы просто уменьшить количество цепи, необходимой для барабанов на обратном пути, иначе через определенное время излишки цепи накапливались бы в верхней части рабочей секции и вначале не было бы слабости. Чтобы попытаться избежать этой проблемы, цепная лодка всегда несла с собой соответствующий участок цепи вниз по течению и сбрасывала его в начале маршрута цепи.[19] В результате цепь постоянно перемещалась, что затрудняло контроль на более опасных участках реки, таких как пороги. В частности, специально использованные усиленные участки цепи постоянно перемещались вверх по потоку. Кроме того, временное отключение цепи при встрече двух цепных лодок было относительно трудным из-за того, что цепь намотана вокруг двух барабанов.[20]

Многие цепные пароходы без собственных вспомогательных двигателей имели разные зубчатые передачи для движения вверх и вниз по потоку. При движении вверх по течению он был рассчитан на большую тягу; при движении вниз по течению он был рассчитан на более высокую скорость.[21]

Цепное сцепное колесо

Диаграмма 1: Путь цепи над ручным колесом

Цепное сцепное колесо[11] (Kettengreifrad) был разработан в мае 1892 года Эвальдом Беллингратом, генеральным директором немецкой судоходной компании на Эльбе, Кетте, в Убигау, чтобы решить проблему постоянного обрыва цепи. Это устройство использовалось на различных цепных кораблях на Эльбе, а также на восьми цепных лодках Королевской баварской компании по цепным лодкам на реке Майн. Идея механизма заключалась в том, чтобы использовать только один барабан или колесо для фактического привода и не наматывать цепь вокруг него несколько раз, а только частично наматывать ее на колесо (Схема 1). Предполагалось, что конструкция надежно зацепит цепь, не допуская ее соскальзывания. Также предполагалось, что он будет работать с цепями разной толщины и длины звеньев цепи и независимо от их ориентации (например, под углом или на своей стороне). Даже если в цепочке образовался узел, дизайн должен был реагировать без проблем.[17]

Цепь зацеплялась в области передачи с помощью множества подвижных боковых штифтов, которые зацепляли цепь с левой и правой сторон (Схема 2). Критики изначально были обеспокоены тем, что многие отдельные движущиеся компоненты «улавливателя» быстро изнашиваются. Однако это опасение развеяло трехлетнее испытание, начавшееся в мае 1892 года. Напротив, использование улавливателя улучшило передачу энергии, так что на одной струне можно было буксировать больше барж. Как следствие, все новые цепные лодки, построенные Кетте в Убигау были установлены ловушки.[17]

Однако на реке Майн в 1924 году цепные колеса были снова заменены барабанными лебедками, поскольку первые были слишком подвержены поломкам.[15]

Диаграмма 2. Захват цепи улавливателем.

Электромагнитный барабан

Еще одна попытка уменьшить частоту обрывов цепи и ее движения в реке была предпринята во Франции в ноябре 1892 г. на Нижнем течении реки. Сена возле Париж.[19] Его изобретатель, де Бове, разработала методику увеличения трения на передаточном барабане за счет магнитной силы. И здесь цепь была намотана только на три четверти длины вокруг тягового барабана. Зацепление цепи с тяговым барабаном достигалось магнитной силой, создаваемой электромагниты которые были встроены в него. Электрический ток, необходимый для этого, вырабатывался собственным двигателем и прибл. 3 л.с. динамо.[18]

Магнитная сила была достаточной, несмотря на небольшую длину, на которую цепь была намотана вокруг барабана, при испытании старой цепи плотностью 9 кг / м (18 фунтов / ярд) для создания тягового усилия около 6000 кгс ( 13000 фунтов).[18]

Вспомогательные двигатели

В дополнение к главному двигателю для буксировки цепи, большинство более поздних лодок с цепной передачей имели вспомогательный двигатель. Это позволяло управлять лодками без использования цепи и в основном использовалось при движении вниз по течению.[22] Таким образом, время перехода вниз по течению было сокращено из-за более высоких скоростей лодок, которых можно было достичь, и потому, что больше не было необходимости выполнять трудоемкую и сложную процедуру перехода, когда лодки, идущие в противоположных направлениях по одной цепи, сталкиваются друг с другом. Кроме того, это уменьшило износ цепи.

Водяные турбины

Zeuner водяная турбина (план)
Zeuner водяная турбина (возвышение). Красная область находится под водой. Расход воды показан как для прямого (вверху), так и для заднего (внизу) режима.
Выходы гидроабразивной силовой установки на левой стороне цепного отпаривателя, Густав Зойнер

В 1892 году цепные лодки с использованием Zeuner водяные турбины были введены на Эльбе. Они были предшественниками сегодняшнего гидроструйный двигатель двигательные установки. В дополнение к более короткому времени движения вниз по потоку, вспомогательный двигатель также позволял корректировать рулевое управление во время цепных операций и упрощал маневры поворота. Гидравлические турбины использовались на нескольких цепных лодках на Эльбе и на Баварский цепные лодки на Главный.[21]

Вода всасывалась через два прямоугольных водозабора сбоку в корпусе цепного парохода. Затем он прошел через турбину внутри корпуса. Турбина разгоняла воду и выталкивала ее через обращенные назад выпускные отверстия на бортах корпуса. Вытекающие струи воды толкали лодку вперед (верхний рисунок вертикальной проекции). Чтобы изменить направление движения, реверсивный элемент поворачивался так, что вода выталкивалась в противоположном направлении (нижняя диаграмма вертикального вида). Независимо от того, направление вращения турбины всегда было одинаковым.[23][24]

Эти цепные пароварки второго поколения были оснащены двумя такими водяными турбинами, которые были обнаружены на порт и правый борт стороны.[25] Во время маневра поворота вода текла вперед с одной стороны и назад с другой для вращения лодки.[23]

Лопастные колеса и гребные винты

На Дунае цепные корабли не могли плыть по цепи вниз по течению из-за сильных течений. Если цепная лодка была вынуждена внезапно остановиться, например, в результате обрыва цепи, существовала реальная опасность того, что задние баржи столкнутся с передними, что приведет к аварии на судне.[26] Поэтому у них были большие боковые гребные колеса в качестве вспомогательной силовой установки для спуска по течению, приводимой в действие двигателями мощностью 300–400 л.с.

Третий тип вспомогательной силовой установки был винтовой пропеллер.[27] Этот тип вспомогательной системы использовался некоторыми судами на Дунае для плавания вниз по течению, чтобы также можно было буксировать баржи в этом направлении.[26]

Смотрите также

Цепная навигация на лодке

Рекомендации

  1. ^ Национальное географическое общество (1937). Журнал National Geographic, Январь-июнь 1937 г., стр. Xxi и 552.
  2. ^ а б c Джон МакГрегор (1867). Путешествие в одиночку на яле «Роб Рой»: из Лондона в Париж и обратно и т. Д., Лондон: Маранда Меррилл, Сын и Марстон, стр. 97-99.
  3. ^ Макнайт, Хью (1985). Круиз по французским каналам и рекам. Seven Seas Press. п.126. ISBN  9780915160822.
  4. ^ Роджер Пилкингтон (1969). Небольшая лодка в Северную Германию, Macmillan, стр. 90, 91 и 95.
  5. ^ Эта система до сих пор используется в Рикваль туннель из Канал де Сен-Кантен в Франция.
  6. ^ а б c Kettenschifffahrt определение в Schifffahrts-Lexikon, Дж. Фридрихсона, стр. 149. Проверено 1 мар 2014.
  7. ^ а б c d Вилли Циммерманн: Über Seil und Kettenschiffahrt, Beiträge zur Rheinkunde 1979, Rheinmuseum Koblenz (оцифрованная версия Питера Хааса В архиве 2012-09-23 в Wayback Machine; pdf; 5,9 МБ)
  8. ^ МакГрегор (1867), стр. 97-98 заявляет: «Мощность этой цепной лодки настолько велика, что она будет тянуть за собой, и это тоже против быстрого течения, целую вереницу барж, некоторые из них тяготой 300 тонн, в то время как длинный флот устойчиво продвигается вперед. хотя и медленно, и непреодолимый двигатель работает с бездымными воронками, но с внутренними стонами, говорящими о напряженном железе и громкими приглушенными вдохами ограниченного пара ».
  9. ^ Hearst's International, Том 3 (1902) от International Magazine Company. Дата обращения 12 марта 2014.
  10. ^ Роджер Пилкингтон (1965). Маленькая лодка на юге Франции, Мельбурн, Торонто, стр. 33.
  11. ^ а б К. Дитце: Цепно-канатная буксировка на реках Германии. В: Международная морская инженерия, том 16, Нью-Йорк 1911, стр. 433–439.
  12. ^ Эдуард Вайс: "Die Kettenschlepper der kgl. Bayerischen Kettenschleppschiffahrt auf dem oberen Main" in der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Vol. 45, 1901, № 17, с. 578–584
  13. ^ Теодор Грётшель и Гельмут Дюнтч: Betriebsmittelverzeichnis der KETTE - Deutsche Elbschiffahrts-Gesellschaft
  14. ^ а б c d е Zeitschrift für Bauwesen Том 16, Берлин 1864 г., стр. 300, Verein für Eisenbahnkunde zu Berlin, Protokoll vom 10. Ноябрь 1863 г. (оцифрованная версия )
  15. ^ а б c Отто Бернингер: «Die Kettenschiffahrt auf dem Main» в основных отчетах о судоходстве Общества содействия развитию музея судоходства и судостроения Верт-на-Майне, информационный бюллетень № 6, апрель 1987 г., 111 страниц.
  16. ^ Architektenverein zu Berlin: Deutsche Bauzeitung, Volume 2, Verlag Carl Beelitz, 1868, S. 100, (Google Книги ), (описание 1-й немецкой цепной лодки между Нойштадтом и Бакау)
  17. ^ а б c К. Басли (1895 г.), Bestrebungen und Erfolge im Schiffbau (на немецком языке), том XXXIX, Zeitschrift des Verlags deutscher Ingenieure, стр. 704/705 Cite имеет пустой неизвестный параметр: | Комментарий = (помощь)
  18. ^ а б c Отто Люгер. "Lexikon der gesamten Technik". Получено 11 ноября 2009. - 2. Auflage 1904–1920 гг.
  19. ^ а б А. Шромм: Kettenschifffahrt und Elektricität. В: Zeitschrift für Elektrotechnik, Jahrgang 13, Vienna, 1895, стр. 264–266, онлайн Интернет-архив
  20. ^ Das Ziehen und Fortbewegen der Schiffe auf Canälen, canalisierten Flüssen und freifließenden Strömen, Binnenschiffahrts-Congress im Haag im Jahre 1894, In: Alfred Weber Ritter von Ebenhof: Bau Betrieb und Verwaltung der natürlichen und künstlichen Wasserstrassen auf den internationalen Binnenschifffahrts-Congressen in den Jahren 1885 bis 1894, K. Ministeriums des Inneren, Вена, 1895, стр. 312–327.
  21. ^ а б Зигберт Цезевиц, Гельмут Дюнтч, Теодор Грётчель: Kettenschiffahrt. VEB Verlag Technik, Берлин, 1987, ISBN  3-341-00282-0
  22. ^ Отто Бернингер Die Kettenschleppschifffahrt auf dem Main В архиве 2014-03-04 в Wayback Machine на www.main-netz.de. Дата обращения 4 марта 2014.
  23. ^ а б К. Дитце: Цепно-канатная буксировка на реках Германии. В: Международная морская инженерия, том 16, Нью-Йорк, 1911, стр. 498–502.
  24. ^ Schiffsantrieb mittels der Marchand'schen Doppelturbine. на dingler.culture.hu-berlin.de. Дата обращения 4 марта 2014.
  25. ^ Kettenschleppdampfer "Густав Цойнер" на www.kettendampfer-magdeburg.de. Дата обращения 4 марта 2014.
  26. ^ а б Георг Шанц: "Studien über die bay. Wasserstraßen Band 1, Die Kettenschleppschiffahrt auf dem Main", C.C. Buchner Verlag, Bamberg, 1893, стр. 1–7 - (оцифрованная версия ) от Digitalis, Библиотека экономической и социальной истории, Кельн, получено 29 октября 2009 г.
  27. ^ Карл Виктор Суппан: Wasserstrassen und Binnenschiffahrt. А. Трошель: Берлин-Грюневальд 1902 Vor- und Nachtheile der Tauerei. стр. 266–269 FB на Интернет-архив

Литература

  • Зигберт Цезевиц, Гельмут Дюнтч, Теодор Грётчель: Kettenschiffahrt. VEB Verlag Technik, Берлин, 1987, ISBN  3-341-00282-0
  • Kettenschleppschiffahrt. В: Отто Люгер: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Vol. 5, 2-е завершенное переработанное издание, Deutsche Verlagsanstalt: Stuttgart und Leipzig, 1907, стр. 460–462 zeno.org
  • Георг Шанц: "Studien über die bay. Wasserstraßen Band 1, Die Kettenschleppschiffahrt auf dem Main", C.C. Бюхнер Верлаг, Бамберг, 1893 г. (оцифрованный текст из библиотеки семинара по экономической и социальной истории Кельнского университета )
  • Теодор Грётшель и Гельмут Дюнтч: Betriebsmittelverzeichnis der KETTE - Deutsche Elbschiffahrts-Gesellschaft. В: Эвальд Беллинграт: Ein Leben für die Schiffahrt, Schriften des Vereins zur Förderung des Lauenburger Elbschiffahrtsmuseums e.V., Vol. 4, Лауэнбург, 2003 г.
  • Карл Виктор Суппан: Wasserstrassen und Binnenschiffahrt. А. Трошель: Берлин-Грюневальд, 1902, Раздел: Dampfschiffahrt. (Ketten- und Seiltauer. стр. 261/262, Tauereibetrieb. стр. 262–265, Auf- und Abnehmen der Kette. п. 265, Kettenrolle mit Fingerlingen. п. 266, Elektrische Kettenrolle. п. 266, Vor- und Nachtheile der Tauerei. стр. 266–269, Варежки Versuche endloser Kette. стр. 269/270).

внешняя ссылка