Grandininė laivyba sukėlė revoliuciją vidaus vandenų laivyboje per pramonės revoliuciją XIX amžiaus antroje pusėje Europoje ir pakeitė iki šiol įprastą baržų gabenimą traukiant gyvūnams ar žmonėms.

Šių upių valčių grandininė pavara optimaliai išnaudojo to laikotarpio dar palyginti mažo galingumo garo variklius. Be to, valtys ypač gerai tiko to meto sudėtingoms upių laivybos sąlygoms: daugelis upių buvo seklios arba sraunios, todėl nebuvo galima naudoti irklinių garlaivių. Dėl to grandininės valtys netrukus buvo naudojamos daugelyje upių visoje Europoje. Tačiau XX amžiaus pirmoje pusėje joms vis didesnę grėsmę kėlė vis galingesnių irklinių garlaivių konkurencija.

Pirmieji grandininių valčių projektai ir ankstyvieji techniniai etapai įvyko XIX amžiaus viduryje, ypač Prancūzijoje. Visų vėlesnių grandininių valčių Elbės, Nekaro ir Maino upėmis prototipas buvo prancūzų garlaivis „La Ville de Sens“, kurį apie 1850 m. Bordo pastatė vokiečių inžinierius M. Dietzas ir kuris plaukiojo Senos aukštupyje tarp Paryžiaus ir Montereau. Jo techniškai labai pažangų veikimo principą ir jo inžinerines savybes perėmė visi vėlesni Europos grandininiai garlaiviai.

Dizainas

Šių simetriškai suprojektuotų valčių korpusas laivapriekio ir laivagalio dalyje buvo beveik lygus vandens paviršiui. Ši konstrukcija sumažino galią, reikalingą vilkimo grandinei pakelti ant valties laivapriekio, taip pat sumažino grimzlę laivapriekio srityje. Didesnis valties aukštis centre palengvino garo variklį. Tokia denio forma – žema laivapriekio ir laivagalio dalyje, o centre – aukštesnė – būdinga visoms vėliau pastatytoms grandininėms valtims.

Grandininiai laivai buvo mėgstami sekliose upėse su greitomis srovėmis. Tai lėmė plokščią, negilią jų kilių grimzlę. Grandininių valčių, optimizuotų ypač sekliam vandeniui, grimzlė be krovinio siekė tik 40–50 centimetrų. Net ir visiškai pakrautų anglimi, jų grimzlė tesiekė apie 70–75 centimetrus. Ši sekli grimzlė leido upėmis plukdyti net ir sausais vasaros mėnesiais, kai upių vandens lygis galėjo būti labai žemas.

Trumpesnės grandininės valtys – jų ilgis nuo 30 iki 40 metrų, o plotis nuo 5 iki 6 metrų – buvo manevringesnės ir puikiai tiko siauroms upėms su daug vingių, pavyzdžiui, Zalės upei.

Ilgesni laivai – jų ilgis nuo 45 iki 55 metrų, o plotis nuo 7 iki 10 metrų – labiau tiko santykinai gilioms upėms, tokioms kaip Elbė. Kuo gilesnis buvo vandens kelias, tuo didesnė galia reikalinga sunkiajai grandinei pakelti. Laivo laivapriekis buvo patrauktas toliau žemyn. Didesniuose laivuose šis poveikis yra mažesnis.

Pats korpusas buvo pagamintas iš geležies arba medžio ir galėjo atlaikyti lengvus smūgius į upės vagą. Korpusas viduje buvo atskirtas keliomis vandeniui atspariomis pertvaromis, kurios neleido laivui nuskęsti. Po deniu buvo garo mašina, anglių bunkeriai ir įgulos patalpos.

Valdymas ir navigacija

Plaukiant grandininiais laivais grandinė buvo tiesiog „atpalaiduojama“ upės vagoje dideliems atstumams iki kelių šimtų kilometrų. Tik masyvios grandinės, kuri svėrė apie 15 kilogramų vienam metrui arba 15 tonų vienam kilometrui, dedveitas, ir jos natūralus užsikimšimas upės vagos smėliu ir akmenimis, teikė pasipriešinimą, todėl grandininė valtis ir prie jos pritvirtintos baržos galėjo pačios judėti traukiamos grandine.

Vanduo nešė valčių ir baržų svorį, o grandinė turėjo tik susidoroti su variklio galia. Problema kilo dėl grandinės pasislinkimo į šoną. Upės vingiuose buvo tendencija, kad vingiuota grandinė vis labiau traukdavosi tiesiai ir taip judėdavo link vingio vidaus. Siekiant to išvengti, grandininėse valtyse priekyje ir laivagalyje buvo sumontuoti dideli, galingi vairai. Šie vairai kartais siekdavo daugiau nei keturis metrus ir buvo valdomi valdymo ratais ant denio.

Prie valties laivapriekio ir laivagalio grandinė buvo vedama išilgai strėlės, kuri išsikišdavo gerokai už denio galo. Tai neleido grandinei atsitrenkti į ilgus vairus. Strėlės buvo kilnojamos ir jas buvo galima pasukti į šoną naudojant rankinį švaistiklį. Tokiu būdu valtis galėjo būti nukreipta kampu grandinės kryptimi. Tai taip pat pagerino galimybę grąžinti grandinę atgal į upės centrą.

Strėlėje taip pat buvo sumontuota grandinės perėmimo įranga, kad, nutrūkus grandinei, ji negalėtų pabėgti. Jei grandinės griebtuvas nebuvo pakankamai greitas, kad įsikabintų į grandinę, jis tiesiog nubėgdavo ir dingdavo upėje. Tada jį reikėdavo aptikti su vilkimo inkaru ir ištraukti.

Grandininės valties vairavimas

Pirmosios kartos grandininėse valtyse grandinė ėjo per grandininius būgnus valties šone. Esant sraunioms srovėms arba kilus problemų pakeliant grandinę dėl dumblėjimo ar kliūčių upės vagoje, pvz., didelių akmenų, valtis gali smarkiai svyruoti nuo kurso ir pasislinkti į vieną pusę. Dėl to vėlesnėse grandininėse valtyse grandinės pavara visada buvo ties valties vidurio linija.

Būgninė gervė

Senesni grandininiai laivai Elbėje, grandininiai garlaiviai Nekaro upėje ir trys laivai Maine, priklausantys „Hessian Mainkette“ kompanijai, naudojo būgninę gervę galiai perduoti. Siekiant užtikrinti reikiamą grandinės sukibimą su varomaisiais būgnais, grandinė kelis kartus būdavo apvyniojama aplink du traukos būgnus, išdėstytus vienas už kito valties centre. Grandinė driekėsi keturiais ar penkiais grioveliais ir buvo pakaitomis vyniojama virš priekinio ir galinio būgnų.

Šio metodo trūkumas buvo tas, kad grandinė dažnai nutrūkdavo. Taip atsitikdavo ne tik dėl grandinei tenkančio krūvio (baržų vilkstinės ilgio). Apskaičiuota, kad net jei grandinės grandys susidėvėtų iki pusės pradinio skerspjūvio, ši apkrova vis vien neleistų nutrūkti grandinei.

Greičiau problema slypi tame, kad priekinio traukos būgno trinties susidėvėjimas buvo daug didesnis nei galinio. Ir kai dviejų būgnų skersmenys tapo nevienodi, aplink užpakalinį būgną buvo apvyniojama daugiau grandinės, nei galėjo valdyti priekinis. Tai galėjo sukelti tiek būgnų, tiek tarp jų įtempimą, kuris buvo toks didelis, kad grandinės jungtys neatlaikytų tempimo apkrovos ir būtų viršyta jų lūžio riba.

Šis poveikis dar labiau išryškėdavo, jei grandinė susisukdavo, pvz., grandinė buvo patraukta į vieną pusę arba net susidarė mazgai. Tai padidino posūkio spindulį iki 25 %, tuo pačiu buvo pasiekta 5 % grandinės elastingumo riba.

Traukos jėgos perkėlimas iš būgnų į grandinę buvo pasiekiamas tik dėl trinties. Jei susikaups šerkšnas ar ledas, grandinė gali nuslysti. Tokiais atvejais ant būgnų buvo pilamas karštas vanduo.

Kita būgninių gervių problema buvo santykinai didelis grandinės ilgis – 30–40 metrų – kurią tekdavo kelis kartus apvynioti aplink du būgnus. Jei grandininė valtis būtų naudojama tik baržoms tempti prieš srovę, ji negalėtų paprasčiausiai sumažinti grandinės, reikalingos būgnams, kiekio grįžtant atgal, kitaip po tam tikro laiko grandinės perteklius susikauptų darbo sekcijos gale ir pradžioje nebūtų atsipalaidavimo.

Siekiant išvengti šios problemos, grandininė valtis visada nešdavo atitinkamą grandinės atkarpą pasroviui ir numesdavo grandinės maršruto pradžioje. Dėl to grandinė nuolat judėjo, o tai apsunkino kontrolę pavojingesnėse upės atkarpose, pavyzdžiui, slenksčiuose.

Visų pirma, sutvirtintos grandinės dalys, kurios buvo sąmoningai naudojamos, nuolat judėjo prieš srovę. Be to, laikinai atsisakyti grandinės, kai susitikdavo dvi grandininės valtys, buvo gana sunku dėl daugybės grandinės apvijų aplink du būgnus.

Daugelis grandininių garlaivių, neturinčių savo pagalbinių variklių, turėjo skirtingas pavaras, skirtą judėti prieš srovę ir pasroviui. Plaukiant prieš srovę ji buvo skirta didesnei traukai; plaukiant pasroviui ji buvo sukurta didesniam greičiui.

Grandinės rankena-ratas

Grandinės rankenos ratą (Kettengreifrad) 1892 m. gegužę suprojektavo Ewald Bellingrath, Vokietijos Elbės laivybos bendrovės „Kette“ generalinis direktorius Übigau mieste, siekdamas įveikti nuolatinio grandinės trūkimo problemą.

Šis prietaisas buvo naudojamas įvairiuose grandininiuose laivuose Elbėje, taip pat aštuoniuose Karališkosios Bavarijos grandininių laivų kompanijos laivuose Maino upėje.

Mechanizmo idėja buvo naudoti tik vieną būgną ar ratą, kad būtų galima plaukti, ne kelis kartus apvynioti grandinę, o tik iš dalies apvynioti ant rato. Konstrukcija turėjo saugiai pritvirtinti grandinę, neleidžiant jai nuslysti. Tai taip pat turėjo veikti su skirtingo storio ir ilgio grandinės grandimis ir nepriklausomai nuo jų orientacijos (pvz., kampo arba šono). Net jei grandinėje susidarydavo mazgas, konstrukcija turėjo reaguoti be problemų.

Grandinę transmisijos srityje sujungė daug judančių šoninių kaiščių, kurie sukabindavo grandinę iš kairės ir dešinės pusės. Kritikai iš pradžių buvo susirūpinę, kad daugelis atskirų judančių „gaudytuvo“ komponentų greitai susidėvės. Tačiau šią baimę išsklaidė 1892 m. gegužę prasidėjęs trejus metus trukęs bandymas. Priešingai, naudojant gaudytuvą, buvo pagerintas jėgos perdavimas, kad viena styga būtų galima traukti daugiau baržų. Dėl to visi nauji grandininiai laivai, kuriuos „Kette“ pastatė Übigau mieste, buvo aprūpinti gaudytuvais.

Tačiau Maino upėje grandinės rankeną-ratą 1924 m. vėl pakeitė būgninės gervės, nes pirmosios buvo per daug linkusios sugesti.

Elektromagnetinis būgnas

Kitas bandymas sumažinti grandinės nutrūkimų dažnį ir grandinės judėjimą upėje atkeliavo iš Prancūzijos ir buvo pradėtas 1892 m. lapkritį Senos žemupyje netoli Paryžiaus. Jo išradėjas de Bovet sukūrė techniką, kaip magnetine jėga padidinti transmisijos būgno trintį. Čia taip pat grandinė buvo apvyniota tik tris ketvirtadalius kelio aplink traukos būgną. Grandinės sujungimas su traukos būgnu buvo pasiektas magnetine jėga, kurią sukūrė į jį įmontuoti elektromagnetai. Tam reikalingą elektros srovę generavo nuosavas variklis ir maždaug 3 AG dinamo variklis.

Magnetinės jėgos pakako, nepaisant trumpo ilgio, kuriuo grandinė buvo apvyniota aplink būgną, bandant su sena 9 kg/m grandine, kad būtų sukurta maždaug 6000 kilogramų traukos jėga.

Pagalbiniai varikliai

Be pagrindinio variklio, skirto grandinei tempti, dauguma vėlesnių grandininių valčių turėjo ir pagalbinį variklį. Tai leido valtis varyti nenaudojant grandinės ir daugiausia buvo naudojama keliaujant pasroviui.

Taigi kelionės pasroviui laikas sutrumpėjo dėl didesnio laivo greičio, kurį buvo galima pasiekti, ir dėl to, kad nebereikėjo laikytis daug laiko reikalaujančios ir sudėtingos pravažiavimo procedūros, kai priešingomis kryptimis ta pačia grandine plaukiantys laivai susiduria vienas su kitu. Be to, tai apsaugojo nuo grandinės susidėvėjimo.

Vandens turbinos

1892 m. Elbėje buvo pristatytos grandininės valtys su „Zeuner“ vandens turbinomis. Jos buvo dabartinių hidroreaktyvinių varomųjų sistemų pirmtakės.

Be greitesnio plaukimo pasroviui laiko, pagalbinis variklis taip pat leido koreguoti vairavimą grandinės operacijų metu ir supaprastinti posūkio manevrus. Vandens turbinos buvo naudojamos keliose grandininėse valtyse Elbėje ir Bavarijos grandininiuose laivuose Maine.

Vanduo buvo įsiurbiamas per dvi stačiakampias įleidimo angas, esančias grandininio garlaivio korpuso šone. Tada jis tekėjo per turbiną korpuso viduje. Turbina pagreitino vandenį ir privertė jį ištekėti per korpuso šone esančias į galą nukreiptas išleidimo angas.

Ištekančios vandens srovės pastūmėdavo valtį į priekį. Norint pakeisti plaukimo kryptį, atbulinės eigos elementas buvo pasukamas taip, kad vanduo būtų verčiamas priešinga kryptimi. Nepaisant to, turbinos siurblio kryptis visada būdavo ta pati.

Šiuose antrosios kartos grandininiuose garlaiviuose buvo įrengtos dvi tokios vandens turbinos – kairiajame ir dešiniajame bortuose. Posūkio manevro metu vanduo tekėjo į priekį iš vienos pusės, o iš kitos atgal, kad apsuktų valtį.

Irklas ir sraigtiniai propeleriai

Dunojuje grandininiai laivai negalėjo plaukti pasroviui dėl stiprių srovių. Jei grandininis laivas būdavo priverstas staiga sustoti, pavyzdžiui, nutrūkus grandinei, iškildavo realus pavojus, kad gale esančios baržos atsitrenks į priekyje esančias ir sukels laivybos avariją. Todėl jie turėjo didelius šoninius irklinius ratus kaip pagalbinį variklį kelionei pasroviui, kuriuos varė 300–400 AG varikliai.

Trečiasis pagalbinės jėgos tipas buvo sraigtinis propeleris. Šio tipo pagalbinę sistemą kai kurie Dunojaus laivai naudojo kelionėms pasroviui, kad baržas būtų galima vilkti ir ta kryptimi.

Eros pabaiga

Grandininės valtys paseno XX amžiaus pradžioje, nes garo varikliai tapo galingesni. Naujieji irkliniai garlaiviai galėjo užtikrinti didesnį sukibimą ir sumažinti anglies suvartojimą. Sudėtiniam irklinio garlaivio varikliui, atsižvelgiant į jo galią, reikėjo tik maždaug pusės anglies kiekio. Grandininiai garlaiviai negalėjo pasinaudoti šių sudėtinių garo variklių privalumais dėl netolygaus jų veikimo.

Komentarai ()