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 una cadena de acero colocada a lo largo del lecho del río para su propulsión. [2] [6] [7] La cadena se activaba mediante un motor de vapor montado a bordo y permitía al barco remolcar una serie de barcazas . [2] [6] [8] [9] En Alemania , a este tipo de barco se lo conocía como Kettenschleppschiff , Kettenschlepper , Kettendampfer o Kettenschiff y en Francia como toueur . [6] [10]
La cadena se sacaba del agua por encima de una botavara situada en la proa del barco y se conducía por la cubierta siguiendo el eje del barco hasta la máquina de cadena situada en el centro del barco. La transferencia de potencia de la máquina de vapor a la cadena se conseguía normalmente mediante un cabrestante de tambor. Desde allí, la cadena se conducía por la cubierta hasta otra botavara situada en la popa y se bajaba una vez más al río. Al mover la botavara de popa y los dos timones , delantero y trasero, de un lado a otro, era posible volver a colocar la cadena en el centro del río, incluso al sortear las curvas del río. [7]
La navegación con barcos de cadena revolucionó el transporte fluvial durante la Revolución Industrial en la segunda mitad del siglo XIX en Europa y reemplazó el transporte de barcazas con animales de tiro o personas, que hasta entonces era algo habitual. La transmisión por cadena de estos barcos fluviales hizo un uso óptimo de las máquinas de vapor de esa época, que todavía tenían una potencia relativamente baja. Además, los barcos eran especialmente adecuados para las difíciles condiciones de navegación fluvial que prevalecían en ese momento: muchos ríos eran poco profundos o de corriente rápida y, en la práctica, impedían el uso de barcos de vapor . Como resultado, pronto se utilizaron barcos de cadena en muchos ríos de toda Europa. Pero en la primera mitad del siglo XX se vieron cada vez más amenazados por la competencia de los cada vez más potentes barcos de vapor , algo a lo que ayudó la canalización de los ríos . [11]
Los primeros diseños y las primeras etapas técnicas en el desarrollo de los barcos de cadena tuvieron lugar a mediados del siglo XIX, especialmente en Francia. El prototipo de todos los barcos de cadena posteriores en los ríos Elba , Neckar y Meno 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 navegó por el Sena superior entre París y Montereau . Su principio de funcionamiento técnicamente muy avanzado y sus características de ingeniería fueron adoptados por todos los barcos de cadena europeos posteriores. [7]
El casco de estos barcos de diseño simétrico estaba casi al mismo nivel que la superficie del agua en la proa y la popa. Este diseño reducía la potencia necesaria para levantar la cadena de remolque hasta la proa del barco y también reducía el calado en la proa. [12] La mayor altura del barco en el centro facilitaba la colocación de la máquina de vapor. Esta forma de cubierta (baja en la proa y la popa, y más alta en el centro) es típica de todos los barcos de cadena construidos posteriormente.
Las embarcaciones de cadena eran las preferidas en ríos poco profundos con corrientes rápidas. Esta era la razón por la que sus quillas tenían un calado plano y poco profundo. Las embarcaciones de cadena optimizadas para aguas particularmente poco profundas tenían un calado de solo 40 a 50 centímetros (16 a 20 pulgadas) cuando estaban vacías. Incluso completamente cargadas con carbón, su calado era de solo unos 70 a 75 centímetros (28 a 30 pulgadas). [13] Este calado poco profundo permitía el transporte fluvial incluso en los meses secos de verano, cuando el nivel del agua de los ríos podía ser muy bajo.
Las embarcaciones de cadena más cortas (de 30 a 40 metros de largo y 5 a 6 metros de ancho) eran más maniobrables y se adaptaban mejor a los ríos estrechos con muchas curvas, como el Saale . Las embarcaciones más largas (de 45 a 55 metros de largo y 7 a 10 metros de ancho) eran más adecuadas para ríos relativamente profundos como el Elba. Cuanto más profunda era la vía fluvial, mayor era la fuerza necesaria para levantar la pesada cadena. La proa del barco se hundía aún más. En las embarcaciones más grandes, este efecto es menor. [14]
El casco en sí estaba hecho de hierro o madera y podía soportar impactos leves contra el lecho del río. Sin embargo, si se agujereaba, el casco estaba compartimentado internamente mediante varios mamparos impermeables que impedían que la embarcación se hundiera. Bajo cubierta se encontraban la máquina de vapor, los depósitos de carbón y el alojamiento de la tripulación. [7]
En la navegación con botes de cadena, la cadena se dejaba simplemente suelta en el lecho del río durante largas distancias de hasta varios cientos de kilómetros. Solo el peso muerto de la enorme cadena, que pesaba unos 15 kilogramos por metro (30 lb/yd) o 15 toneladas por kilómetro (27 ton/mi), y su enganche natural en la arena y las piedras del lecho del río proporcionaban resistencia, de modo que el bote de cadena y las barcazas que llevaba acopladas podían arrastrarse a lo largo de la cadena. El agua soportaba el peso de los botes y las barcazas, mientras que la cadena solo tenía que soportar la potencia del motor. La cadena solo estaba anclada en sus dos extremos para que los botes pudieran continuar su recorrido hasta el final de la cadena. [14]
El problema se originaba por el desplazamiento lateral de la cadena. En las curvas del río, la cadena, colocada en una curva, tendía a estirarse cada vez más hacia el interior de la curva. Para evitarlo, los barcos de cadena estaban equipados, en la parte delantera y trasera, con timones grandes y potentes. [14] Estos timones a veces tenían una longitud de más de cuatro metros y se manejaban con la ayuda de ruedas de control en la cubierta.
En la proa y la popa del barco, la cadena se guiaba a lo largo de una botavara que sobresalía bastante más allá del extremo de la cubierta. Esto impedía que la cadena golpeara los largos timones. Las botavaras eran móviles y podían oscilar lateralmente utilizando una manivela. De este modo, el barco podía orientarse en un ángulo respecto de la dirección de la cadena. Esto también mejoraba las posibilidades de volver a colocar la cadena en el centro del río. [14]
La barrera también estaba equipada con un dispositivo de interceptación de la cadena, de modo que, en caso de que esta se rompiera, no pudiera escaparse. Si el dispositivo de retención de la cadena no se enganchaba con la suficiente rapidez, la barrera simplemente se escapaba y desaparecía en el río. Entonces había que localizarla cuidadosamente con un ancla de arrastre y rescatarla. [15]
En la primera generación de embarcaciones con cadena, la cadena corría sobre tambores situados a los lados de la embarcación. En corrientes rápidas o cuando había problemas para levantar la cadena debido a sedimentación u obstáculos en el lecho del río, como rocas grandes, la embarcación podía desviarse notablemente de su rumbo y escorarse hacia un lado. Como resultado, en las embarcaciones con cadena posteriores, la transmisión por cadena siempre se ubicaba en la línea central de la embarcación. [14]
Los barcos de cadena más antiguos del Elba, los barcos de vapor de cadena del Neckar y los tres barcos del Meno pertenecientes a la empresa Hessian Mainkette utilizaban un torno de tambor para transmitir la fuerza. Para garantizar la tracción necesaria de la cadena a los tambores de tracción, la cadena se enrollaba varias veces alrededor de dos tambores de tracción colocados uno detrás del otro en el centro del barco. La cadena discurría en cuatro o cinco ranuras y se enrollaba alternativamente sobre los tambores delantero y trasero. [16]
El inconveniente de este método era que la cadena se rompía con frecuencia. Esto no se debía 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 transversal original, esta fuerza no habría provocado una rotura. [17] Más bien, el problema residía 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 volvían desiguales, se enrollaba más cadena alrededor del tambor trasero de la que podía soportar 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 excedía su límite de rotura. [18]
Este efecto se acentuó aún más cuando la cadena se torció, por ejemplo , cuando se la tiró hacia un lado o incluso cuando se formaron nudos. Esto aumentó el radio de giro hasta en un 25 %, con lo que se alcanzó el límite elástico del 5 % de la cadena.
La transmisión de la fuerza de tracción de los tambores a la cadena se lograba únicamente por fricción. Si se acumulaba escarcha o hielo, la cadena podía resbalar. En tales casos, se vertía agua caliente sobre los tambores. [15]
Otro problema de los cabrestantes de tambor era la longitud relativamente grande de la cadena (entre 30 y 40 metros), que había que enrollar varias veces alrededor de los dos tambores. Si el barco de cadena solo se utilizaba para arrastrar barcazas río arriba, no podía 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 no habría holgura al principio. Para intentar evitar este problema, el barco de cadena siempre llevaba consigo la sección correspondiente de cadena río abajo y la soltaba al comienzo de la ruta de la cadena. [19] Como resultado, había un movimiento continuo de la cadena, lo que dificultaba el control en las secciones más peligrosas del río, como los rápidos . En particular, las secciones de cadena reforzadas que se utilizaban deliberadamente se movían continuamente río arriba. También era relativamente difícil deshacerse de la cadena temporalmente cuando dos barcos de cadena se encontraban debido a los múltiples enrollamientos de la cadena alrededor de los dos tambores. [20]
Muchos de los barcos de vapor de cadena que no tenían sus propios motores auxiliares tenían diferentes engranajes para moverse río arriba y río abajo. Cuando viajaban río arriba, estaban diseñados para una mayor tracción; cuando viajaban río abajo, estaban diseñados para una mayor velocidad. [21]
El mecanismo de tracción de cadena [11] ( Kettengreifrad ) fue diseñado 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 la cadena. Este dispositivo se utilizó en varios barcos de cadena en el Elba, así como en los ocho barcos de cadena de la Royal Bavarian Chain Boat Company en el río Meno. La idea del mecanismo era utilizar un solo 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). El diseño debía enganchar la cadena de forma segura sin dejar que se deslizara. También se suponía que funcionaba con diferentes grosores de cadena y longitudes de eslabones de cadena, e independientemente de su orientación (por ejemplo, en ángulo o de lado). Incluso si se formaba un nudo en la cadena, el diseño debía responder sin problemas. [17]
La cadena se acoplaba en la zona de transmisión mediante numerosos pasadores laterales móviles que enganchaban la cadena por 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, al utilizar un receptor, se mejoró la transmisión de potencia de modo que se podían remolcar más barcazas en una sola cadena. Como consecuencia, todos los nuevos barcos de cadena construidos por Kette en Übigau estaban equipados con receptores. [17]
Sin embargo, en el río Meno, las ruedas de cadena fueron reemplazadas por cabrestantes de tambor nuevamente en 1924, porque los primeros eran demasiado propensos a fallar. [15]
Otro intento de reducir la frecuencia de roturas de la cadena y el movimiento de la misma en el río vino 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. Aquí también, la cadena solo se enrollaba tres cuartas partes del camino alrededor del tambor de tracción. El enganche de la cadena en el tambor de tracción se lograba mediante la fuerza magnética creada por electroimanes que estaban integrados en ella. La corriente eléctrica necesaria para esto era generada por su propio motor y un dinamo de aproximadamente 3 HP . [18]
La fuerza magnética fue suficiente, a pesar de la corta longitud con la que la cadena estaba 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-fuerza (13.000 lbf). [18]
Además del motor principal para arrastrar la cadena, la mayoría de los barcos de cadena posteriores contaban con un motor auxiliar. Este permitía impulsar los barcos sin necesidad de utilizar la cadena, y se utilizaba principalmente para navegar río abajo. [22] De este modo, los tiempos de navegación río abajo se reducían debido a las mayores velocidades que se podían alcanzar con los barcos y a que ya no era necesario seguir el procedimiento de adelantamiento, que requería mucho tiempo y era complicado, cuando los barcos que viajaban en direcciones opuestas por la misma cadena se encontraban. Además, se ahorraba el desgaste de la cadena.
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En 1892 se introdujeron en el Elba los barcos de cadena con turbinas hidráulicas Zeuner , precursores de los sistemas de propulsión hidrojet actuales . Además de permitir tiempos de navegación más rápidos río abajo, el motor auxiliar también permitía realizar correcciones de dirección durante las operaciones con la cadena y simplificaba las maniobras de giro. Las turbinas hidráulicas se utilizaron en varios barcos de cadena en el Elba y en los barcos de cadena bávaros en el Meno . [21]
El agua se aspiraba a través de dos entradas rectangulares en el lateral del casco del barco de vapor de cadena y luego fluía a través de la turbina en el interior del casco. La turbina aceleraba el agua y la impulsaba a través de las salidas orientadas hacia atrás en el lateral del casco. Los chorros de agua que salían impulsaban el barco hacia adelante (diagrama superior de la vista en alzado). Para invertir la dirección de marcha, el elemento inversor se giraba de modo que el agua fuera impulsada en la dirección opuesta (diagrama inferior de la vista en alzado). La dirección de la bomba de la turbina era siempre la misma, independientemente de la dirección. [23] [24]
Estos barcos de vapor de cadena de segunda generación estaban equipados con dos de estas turbinas hidráulicas, que se encontraban en los costados de 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 navegar río abajo debido a las fuertes corrientes. Si el barco de cadena se veía obligado a detenerse de repente, por ejemplo, como resultado de una rotura de la cadena, existía un peligro real de que las barcazas de la parte trasera chocaran con las de la parte delantera, lo que causaría un accidente marítimo. [26] Por eso, tenían grandes ruedas de paletas montadas en los laterales como propulsión auxiliar para el viaje río abajo, impulsadas por motores con una potencia de 300 a 400 CV.
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 que las barcazas fueran remolcadas también en esa dirección. [26]
Navegación con barco de cadena : arrastre de barcazas río arriba mediante un barco que va río arriba atado a una cadena en el río
