Un barco de cadena , [1] [2] remolcador de cadena [3] o barco de cadena [4] era un tipo de embarcación fluvial , utilizada en la segunda mitad del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX en muchos ríos europeos. [5] que utilizaba para su propulsión una cadena de acero tendida a lo largo del lecho del río. [2] [6] [7] La cadena se activaba mediante una máquina de vapor montada a bordo y permitía al barco remolcar una hilera de barcazas . [2] [6] [8] [9] En Alemania , un barco de este tipo se denominaba Kettenschleppschiff , Kettenschlepper , Kettendampfer o Kettenschiff y en Francia como toueur . [6] [10]
La cadena se levantaba del agua sobre una pluma en la proa del barco y se conducía sobre la cubierta a lo largo del eje del barco hasta el motor de cadena en el centro del barco. La transferencia de potencia de la máquina de vapor a la cadena se lograba normalmente mediante un torno de tambor. Desde allí, la cadena fue conducida sobre la cubierta hasta otra plataforma en la popa y bajada una vez más al río. Moviendo la botavara de popa y los dos timones , delantero y trasero, de lado a lado era posible volver a colocar la cadena en el centro del río, incluso al sortear curvas del río. [7]
La navegación con cadenas revolucionó el transporte interior durante la Revolución Industrial en la segunda mitad del siglo XIX en Europa y sustituyó al hasta entonces habitual transporte de barcazas mediante animales de tiro o personas. La transmisión por cadena de estos barcos fluviales aprovechaba al máximo las máquinas de vapor de aquella época, todavía de potencia relativamente baja. Además, los barcos se adaptaban especialmente bien a las difíciles condiciones de la navegación fluvial que existían en aquella época: muchos ríos eran poco profundos o de corriente rápida, lo que impedía efectivamente el uso de barcos de vapor . Como resultado, pronto se empezaron a utilizar barcos con cadenas en muchos ríos de Europa. Pero en la primera mitad del siglo XX se vieron cada vez más amenazados por la competencia de barcos de vapor cada vez más potentes , algo a lo que contribuyó la canalización de los ríos . [11]
Los primeros diseños y primeras etapas técnicas en el desarrollo de los barcos de cadenas tuvieron lugar a mediados del siglo XIX, especialmente en Francia. El prototipo de todos los barcos de cadena posteriores que navegaron por los ríos Elba , Neckar y Main fue el barco de vapor francés La Ville de Sens , que fue construido por el ingeniero alemán M. Dietz alrededor de 1850 en Burdeos y navegaba por el alto Sena entre París y Montereau . Su principio de funcionamiento técnicamente muy avanzado y sus características técnicas fueron adoptados por todos los barcos de vapor europeos posteriores. [7]
El casco de estos barcos de diseño simétrico estaba casi al nivel de la superficie del agua en proa y popa. Este diseño redujo la potencia necesaria para levantar la cadena de remolque hasta la proa del barco y también redujo el calado en la proa. [12] La mayor altura del barco en el centro facilitó el alojamiento de la máquina de vapor. Esta forma de cubierta, baja en proa y popa y más alta en el centro, es típica de todos los barcos de cadenas construidos posteriormente.
Los barcos con cadenas eran preferidos en ríos poco profundos con corrientes rápidas. Ésta era la razón del calado plano y poco profundo de sus quillas. Los barcos de cadena optimizados para aguas especialmente poco profundas tenían un calado de sólo 40 a 50 centímetros (16 a 20 pulgadas) cuando estaban descargados. Incluso completamente cargados de carbón, su calado era sólo de 70 a 75 centímetros (28 a 30 pulgadas). [13] Este calado poco profundo permitió el transporte fluvial incluso en los meses secos de verano, cuando el nivel del agua de los ríos podía ser muy bajo.
Los barcos de cadena más corta, con longitudes de 30 a 40 metros (100 a 130 pies) y anchos de 5 a 6 metros (15 a 20 pies), eran más maniobrables y se adaptaban mejor a ríos estrechos y con muchas curvas, como por ejemplo en el Saale. . Las embarcaciones más largas, con longitudes de 45 a 55 metros (150 a 180 pies) y anchos de 7 a 10 metros (25 a 35 pies), eran más adecuadas para ríos relativamente profundos como el Elba. Cuanto más profunda era una vía fluvial, mayor era la potencia necesaria para levantar la pesada cadena. La proa del barco fue bajada aún más. En barcos más grandes este efecto es menor. [14]
El casco en sí estaba hecho de hierro o madera y podía soportar ligeros impactos con el lecho del río. Sin embargo, si estaba perforado, el casco estaba compartimentado internamente por varios mamparos impermeables que impedían que la embarcación se hundiera. Debajo de la cubierta se encontraban la máquina de vapor, los depósitos de carbón y el alojamiento de la tripulación. [7]
En la navegación con barcos con cadenas, la cadena simplemente se dejaba "suelta" en el lecho del río durante largas distancias de hasta varios cientos de kilómetros. Sólo el peso muerto de la enorme cadena, que pesaba alrededor de 15 kilogramos por metro (30 lb/yd) o 15 toneladas por kilómetro (27 ton/mi), y su enganche natural en la arena y piedras del lecho del río proporcionaron resistencia, de modo que el barco de cadena y sus barcazas adjuntas podían arrastrarse solos a lo largo de la cadena. El agua soportaba el peso de los barcos y barcazas, mientras que la cadena sólo tenía que hacer frente a la potencia del motor. La cadena solo estaba anclada en sus dos extremos para que los barcos pudieran continuar arrastrándose hasta el final del recorrido de la cadena. [14]
El problema se debió al desplazamiento lateral de la cadena. En las curvas del río, la cadena tendida en una curva tendía a enderezarse cada vez más y así moverse hacia el interior de la curva. Para evitarlo, los barcos de cadenas estaban equipados, a proa y a popa, con timones grandes y potentes. [14] Estos timones tenían a veces una longitud de más de cuatro metros y se accionaban con la ayuda de ruedas de control situadas en cubierta.
En la proa y en la popa del barco, la cadena era conducida a lo largo de una botavara que sobresalía mucho más allá del final de la cubierta. Esto evitó que la cadena golpeara los timones largos. Las plumas eran móviles y podían girarse hacia los lados con una manivela. De este modo, la embarcación podría orientarse en ángulo con respecto a la dirección de la cadena. Esto también mejoró las posibilidades de reemplazar la cadena en el centro del río. [14]
La pluma también estaba equipada con un dispositivo de interceptación de cadenas para que, en caso de rotura de la cadena, no pudiera escapar. Si el gancho de la cadena no era lo suficientemente rápido para engancharse en la cadena, simplemente se escaparía y desaparecería en el río. Luego hubo que localizarlo minuciosamente con un ancla de arrastre y rescatarlo. [15]
En la primera generación de barcos con cadenas, la cadena pasaba sobre tambores de cadena situados en el lateral del barco. En corrientes rápidas o cuando había problemas para levantar la cadena debido a sedimentos u obstáculos en el lecho del río, como rocas grandes, el barco podía desviarse notablemente de su rumbo y escorarse hacia un lado. Como resultado, en los barcos de cadena posteriores, la transmisión por cadena siempre estaba situada en la línea central del barco. [14]
Los antiguos barcos de cadenas del Elba, los vapores de cadenas del Neckar y las tres embarcaciones de la compañía Hesse Mainkette del Meno utilizaban un torno de tambor para transmitir la fuerza. Para garantizar la tracción necesaria de la cadena sobre los tambores de propulsión, la cadena se enrolló varias veces alrededor de dos tambores de tracción colocados uno detrás del otro en el centro del barco. La cadena discurría por cuatro o cinco ranuras y se enrollaba alternativamente sobre los tambores delantero y trasero. [dieciséis]
La desventaja de este método era que la cadena se rompía con frecuencia. Esto no se debió simplemente a la sobrecarga de la cadena por la longitud del tren de barcazas. Se ha calculado que incluso si los eslabones de la cadena se desgastaran hasta la mitad de su sección original, esta fuerza no habría provocado una rotura. [17] Más bien, el problema radicaba en el hecho de que el desgaste por fricción en el tambor de tracción delantero era mucho mayor que en el trasero. Y una vez que los diámetros de los dos tambores se volvieron desiguales, se enrolló más cadena alrededor del tambor posterior de la que podía manejar el delantero. Esto podía producir tensiones tanto en los tambores como entre ellos que eran tan grandes que los eslabones de la cadena no podían soportar la carga de tracción y se superaba su límite de fractura. [18]
Este efecto se hizo aún más pronunciado si la cadena se torcía, por ejemplo , si la cadena estaba tirada hacia un lado o incluso se formaban nudos. Esto aumentó el radio de giro hasta en un 25%, con lo que se alcanzó el límite elástico de la cadena del 5%.
La transferencia de fuerza de tracción de los tambores a la cadena sólo se lograba mediante fricción. Si se acumula escarcha o hielo, la cadena podría resbalar. En tales casos, se vertía agua caliente sobre los bidones. [15]
Otro problema con los cabrestantes de tambor era la longitud relativamente grande de la cadena (de 30 a 40 metros (100 a 130 pies)) que debía enrollarse varias veces alrededor de los dos tambores. Si el barco de cadenas sólo se utilizara para transportar barcazas río arriba, no podría simplemente reducir la cantidad de cadena necesaria para los tambores en el camino de regreso, de lo contrario, después de un cierto tiempo, la cadena sobrante se acumularía en la cabecera de la sección operativa y Al principio no habría tregua. Para intentar evitar este problema, el barco de cadenas siempre llevaba consigo el tramo de cadena correspondiente río abajo y lo dejaba caer al inicio del recorrido de la cadena. [19] Como resultado, hubo un movimiento continuo de la cadena, que hizo más difícil el control en secciones más peligrosas del río, como los rápidos . En particular, los tramos de cadena reforzados que se utilizaban deliberadamente se movían continuamente hacia arriba. También era relativamente difícil deshacerse temporalmente de la cadena cuando dos botes de cadena se encontraban debido a las múltiples vueltas de la cadena alrededor de los dos tambores. [20]
Muchos de los barcos de vapor a cadena que no tenían motores auxiliares propios tenían diferentes engranajes para moverse hacia arriba y hacia abajo. Al viajar río arriba, fue diseñado para una mayor tracción; cuando viajaba río abajo, fue diseñado para una velocidad más rápida. [21]
La rueda de agarre de cadena [11] ( Kettengreifrad ) fue diseñada en mayo de 1892 por Ewald Bellingrath, director general de la compañía naviera alemana del Elba, Kette , en Übigau , para superar el problema de las continuas roturas de cadena. Este dispositivo se utilizó en varios barcos de cadenas en el Elba, así como en los ocho barcos de cadenas de la Royal Bavarian Chain Boat Company en el río Meno. La idea del mecanismo era utilizar solo un tambor o rueda para el accionamiento real y no enrollar la cadena varias veces alrededor de él, sino enrollarla solo parcialmente sobre la rueda (Diagrama 1). Se suponía que el diseño engancharía la cadena de forma segura sin dejarla deslizarse. También debía funcionar con diferentes espesores de cadena y longitudes de eslabón de cadena, e independientemente de su orientación (p. ej., en ángulo o de lado). Incluso si se formaba un nudo en la cadena, se suponía que el diseño respondería sin problemas. [17]
La cadena estaba enganchada al área de transmisión mediante muchos pasadores laterales móviles que enganchaban la cadena desde los lados izquierdo y derecho (Diagrama 2). Al principio, los críticos temían que los numerosos componentes móviles individuales del "receptor" se desgastaran rápidamente. Sin embargo, este temor se disipó gracias a una prueba de tres años que comenzó en mayo de 1892. Por el contrario, mediante el uso de un receptor se mejoró la transmisión de fuerza, de modo que se podían transportar más barcazas en una sola cuerda. Como resultado, todos los nuevos barcos de cadenas construidos por Kette en Übigau estaban equipados con receptores. [17]
En el río Meno, sin embargo, las ruedas de cadena fueron reemplazadas nuevamente por cabrestantes de tambor en 1924, porque los primeros eran demasiado propensos a fallar. [15]
Otro intento de reducir la frecuencia de roturas de cadenas y su movimiento en el río provino de Francia y se introdujo en noviembre de 1892 en el Bajo Sena, cerca de París . [19] Su inventor, de Bovet , desarrolló una técnica para aumentar la fricción en el tambor de transmisión mediante fuerza magnética. También en este caso la cadena estaba enrollada sólo tres cuartas partes del recorrido alrededor del tambor de tracción. El acoplamiento de la cadena al tambor de tracción se lograba mediante la fuerza magnética creada por los electroimanes incorporados en ella. La corriente eléctrica necesaria para ello la generaba su propio motor y un ca. Dínamo de 3 CV . [18]
La fuerza magnética fue suficiente, a pesar de la corta longitud de la cadena enrollada alrededor del tambor, en una prueba con una cadena vieja de 9 kg/m (18 lb/yd) para generar una fuerza de tracción de alrededor de 6.000 kilogramos de fuerza ( 13.000 libras). [18]
Además del motor principal para transportar la cadena, la mayoría de los barcos de cadena posteriores tenían un motor auxiliar. Esto permitía conducir las embarcaciones sin necesidad de utilizar la cadena y se utilizaba principalmente cuando se navegaba río abajo. [22] Los tiempos de viaje río abajo se redujeron así debido a las mayores velocidades que se podían alcanzar y porque ya no era necesario seguir el procedimiento de adelantamiento complicado y lento cuando los barcos que viajaban en direcciones opuestas en la misma cadena se encontraban entre sí. Además, evitó el desgaste de la cadena.
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En 1892 se introdujeron en el Elba barcos de cadenas que utilizaban turbinas hidráulicas Zeuner . Fueron un precursor de los actuales sistemas de propulsión por hidrojet . Además de tiempos de viaje más rápidos aguas abajo, el motor auxiliar también permitió correcciones de dirección durante las operaciones de cadena y maniobras de giro simplificadas. Se utilizaron turbinas hidráulicas en varios barcos de cadena en el Elba y en los barcos de cadena bávaros en el Meno . [21]
El agua era aspirada a través de dos tomas rectangulares situadas en el lateral del casco del vaporizador. Luego fluyó a través de la turbina dentro del casco. La turbina aceleró el agua y la obligó a pasar a través de las salidas orientadas hacia atrás en el costado del casco. Los chorros de agua que salían impulsaban el barco hacia adelante (esquema superior de la vista en alzado). Para invertir el sentido de marcha, se giró el elemento de inversión de modo que el agua fuera impulsada en la dirección opuesta (esquema inferior de la vista en alzado). Independientemente de ello, la dirección de bombeo de la turbina siempre fue la misma. [23] [24]
Estos vapores de cadena de segunda generación estaban equipados con dos de estas turbinas hidráulicas, que se encontraban a babor y estribor . [25] Durante una maniobra de giro, el agua fluía hacia adelante por un lado y hacia atrás por el otro para hacer girar el barco. [23]
En el Danubio, los barcos de cadena no podían viajar río abajo debido a las fuertes corrientes. Si el barco de cadenas se veía obligado a detenerse repentinamente, por ejemplo debido a una rotura de cadena, existía un peligro real de que las barcazas de atrás chocaran con las de adelante, provocando un accidente marítimo. [26] Por lo tanto, tenían grandes ruedas de paletas montadas lateralmente como propulsión auxiliar para el viaje aguas abajo que eran impulsadas por motores con una potencia de 300 a 400 hp.
El tercer tipo de propulsión auxiliar fue la hélice de tornillo . [27] Este tipo de sistema auxiliar fue utilizado por algunas embarcaciones en el Danubio para viajes río abajo con el fin de permitir el remolque de barcazas también en esa dirección. [26]
Navegación en barco con cadena : transporte de barcazas río arriba mediante un barco que va río arriba con una cadena en el río.
