Тяга судов

Определение "Тяга судов" в словаре Брокгауза и Ефрона

Тяга судов по внутренним водным путям (на морях и больших озерах суда передвигаются исключительно паровою силою или под парусами, а лодки при небольших переходах — на веслах) — производится разнообразными способами. При движении вниз по течению пользуются силою самого течения. Таким образом сплавляется, напр., лес (см. Плот). Для взводного же судоходства, а также для движения по течению, когда последнее слишком слабо, чтобы доставить судну требуемую скорость, применяются вспомогательные средства: весла для передвижения судов небольших размеров, паруса — на озерах и широких участках рек, багры или шесты — в городских каналах, подземельях, у пристаней, и паровая сила, приводящая в движение винт или гребные колеса парохода. Все эти способы передвижения имеют общим признаком нахождение двигателя на самом судне. Большинство же грузовых судов, плавающих по рекам и каналам, по слабой конструкции своей непригодны для установки на них сильных двигателей; кроме того, в экономическом отношении выгоднее такого рода суда строить лишь в виде вместилищ, принимающих возможно большее количество груза, а для передвижения их применять двигатели независимые, к которым судно прицепляется. Один из самых употребительных способов передвижения судов представляет бечевая Т. К мачте судна прикрепляется длинная, не очень толстая веревка-бечева или бичева, которая тянется идущими по берегу людьми (бурлаки) или лошадьми. Для приближения судна или отдаления его от берега употребляется еще вторая веревка (бурундук), прикрепленная одним концом к бечеве на некотором расстоянии от судна, а другим к основанию мачты. Для пропуска встречного судна лошади замедляют ход или останавливаются, и тогда вследствие продолжающегося движения судна по инерции бичева погружается в воду и встречное судно может пройти над нею. Направление бечевой Т. наклонно к берегу. Поэтому является сила, прибивающая судно к берегу. Для уничтожения этой силы употребляется или руль, или шесты, которыми люди, находящиеся на судне, упираются в дно и таким образом отводят к середине реки или канала тот конец судна, который тянет к берегу. Сопротивление судна Т. выражается в килограммах

W = γ k γ F[(v₁ ± v₂)/2g]

где γ уд. в. воды 1000 кг, F наибольшая площадь подводного сечения судна в кв. м, g ускорение силы тяжести 9,81 м, v₁ скорость движения судна и v₂ средняя скорость течения в м в секунду, k — коэффициент, зависящий от формы судна, и для речных судов может быть принят 0,25 до 0,50. Знак + берется для движения против течения и знак — для движения по течению. Следовательно

W = 51kF(v₁ ± v₂)².

Если бичева натягивается двигателем на берегу силою Z и притом образует с направлением движения судна угол α, то должно быть

T = ZCos α = 51kF(v₁ ± v₂)²_.

Нормальная к берегу составляющая силы Z должна быть уничтожена действием руля или шестов. Поэтому движение тем труднее, чем дальше судно отстоит от берега и чем извилистее фарватер. Особенно затруднительна Т., когда бечевник слишком возвышается над горизонтом воды или расположен значительно ниже его (на участках каналов, проведенных в насыпи). В последнем случае бечевник не должен быть ниже горизонта воды более 0,3 м, в первом — не выше 3 м над горизонтом. При нормальной работе и хорошем состоянии бечевника лошадь может развить силу тяги в среднем от 60 до 65 кг, а взрослый рабочий около четверти этой силы. Несколько живых двигателей вместе работают менее выгодно. Так, напр., при четверке лошадей на каждую из них приходится уже всего от 40 до 50 кг и т. д. Лошади, употребляемые для Т., весьма редко принадлежат самому владельцу судна. Они обыкновенно нанимаются у прибрежных жителей на всю путину (напр. на французских каналах) или у коннопромышленников для передвижения судна между определенными пунктами (на русских водных системах). На Приладожских каналах организовано товарищество коннопромышленников для очередной Т. судов. На реках Т. производится буксирными пароходами, которые на каналах не везде допускаются ввиду опасений за размыв берегов. Однако на канале между Лидсом и Ливерпулем с 1879 г. существует правильная буксирная Т. со скоростью 0,9—1,1 м в секунду. Т. на буксире применяется еще на некоторых каналах в Англии и на большинстве каналов в Голландии. Более выгодно утилизируется сила, особенно при движении против течения, в реках помощью туерной Т. При туерном пароходстве на дне реки или канала положена цепь, навивающаяся на два барабана, помещенные на судне и приводимые в движение паровою машиною. Этот способ передвижения судов применим лишь при значительном грузовом движении, так как цепь дорого стоит. На раздельном бьефе С.-Кантенского канала длиною 20 км Т. судов производится тремя туерными пароходами в 30 сил каждый. Такой туер тянет за собою воз из 15—20 судов с общим грузом в 3600—6000 тонн при скорости хода 1,7 км в час. Прежние туеры на раздельном бьефе Бургундского канала, длиною 6,1 км, заменены были в 1893 г. электрическими туерами системы Галлио. Для предупреждения скольжения цепи по барабану она должна быть обернута около него несколько раз, и вследствие значительных усилий и неравномерности натяжений цепь вытягивается и звенья ломаются. Разрывы цепи представляют важное техническое неудобство системы цепного Т. Во избежание этого придумано было несколько способов удерживать цепь на барабане, не оборачивая ее, посредством щипцов (сист. Букье), особых выступов (сист. Беллинграта), или заменяют цепь стальным канатом, который зажимается на блоке подвижными клещами (сист. Фоулера). По системе Бове цепь накладывается на барабан на три четверти оборота, и притяжение достигается намагничиванием барабана помощью электрического тока (на р. Сене). В вышеупомянутой системе Галлио электрический туер получает ток от проведенной вдоль берега воздушной линии, причем источником силы служит падение воды на концах раздельного бьефа при выпуске ее из шлюзов, утилизируемое помощью тюрбин. В цепных пароходах и электрических туерах сила расходуется лишь на передвижение судов, и не происходит потери на скольжение (slip). Поэтому, напр., на Дунае туер в 50 сил может при обыкновенных условиях заменять при Т. против течения буксирный пароход в 300 сил. На реках обыкновенно пользуются цепью для Т. против течения, при движении же вниз туера ходят свободно и только некоторые из них движутся по цепи, чтобы в крутых поворотах, где цепь вышла из правильного положения, снова уложить ее на фарватере. Через известные промежутки на цепи делаются замки, т. е. вставляется пара открытых звеньев, скрепленных лишь болтами. В этих местах цепь можно разнять для накладывания на барабан или снятия с него. Если же туер должен оставаться постоянно под цепью, то применяются сменные туера, или трокаж, т. е. каждый туер тянет суда только на определенном участке и в конце его передает воз другому туеру. На широких реках туерное пароходство оказывается выгодным, когда скорость течения превышает примерно 1 м в секунду соответственно при глубинах 1,8 м и уклонах, начиная с 3-тысячных. Ниже этого предела с туерами могут еще конкурировать буксирные пароходы, но при скоростях течения, превышающих 1,5 м в секунду, или, соответственно, при уклонах свыше 5-тысячных соперничество буксирных пароходов с туерами делается уже невозможным. Цепное пароходство возможно еще при таких малых глубинах, когда движение судов на буксире уже не может совершаться. При глубинах же выше 3 м туерная Т. становится уже затруднительною. Она неудобна также на реках с подвижных руслом вследствие постоянных заносов цепи песком и илом. Так как цепью может пользоваться только собственник ее — концессионер, то туерная Т. представляет в известном отношении монополию, которая противоречит принципу свободы судоходства. Поэтому обыкновенно на предпринимателей возлагаются определенные обязательства Т. судов по очереди и по установленному тарифу. В последнее время делались попытки установкою малых двигателей на судах дать им возможность самостоятельного движения по цепи (системы Букье, Бове, Молино, Бюссера) или как обыкновенные пароходы (съемные винты на английских каналах). Т. паровозами с берега испытывалась на участке канала Нейфоссе во Франции и в 1890 г. на канале между Одером и Шпрее в Германии. В последнем случае небольшой тендер-паровоз весом в ходу 6,5 т и развивающий силу Т. в 1000 кг тянул до 7 груженых судов со скоростью 1,8 м в секунду. Наиболее выгодным при этих условиях оказался рельсовый путь шириною в 1 м. Затем оказалось необходимым поместить за паровозом так наз. тяговой вагон, к которому и прикрепляется бечева, чем уменьшается значительный износ паровоза, обусловленный направлением усилия под углом. На бельгийских и северных французских каналах введена система Т. посредством так наз. электрической лошади. Последняя представляет собою род тележки на сплошных чугунных колесах, передвигаемой по бечевнику электрическою силою. Ток получается при помощи воздушных проводов от установленных на берегу генераторных станций. На соединительном канале между Маасом и Шельдою в Бельгии инженером Ригони была устроена в 1882 г. Т. судов при помощи движущегося вдоль берега на блоках бесконечного каната, приводимого в движение паровою машиною. Ориолль устроил подобную же систему в 1887 г. на С.-Кантенском канале, причем придумал особое приспособление (автоматическую зажимную муфту), дающее возможность каждому судну без помощи с берега сцепиться с подвижным канатом или разобщиться от него. В 1889 г. на средства франц. правительства проф. Морисом Леви устроена была канатная Т. на канале С.-Мор близ Парижа, а в 1 890 г. инж. Мором на средства прусского правительства на канале Одер — Шпрее. Во всех этих системах неудобством является, между прочим, что движущая сила каната не находится в одной плоскости с направлением движения судна. Русский инженер Н. В. Герасимов предложил систему плавающего каната, расположенного по оси движения судов, или, как видоизменение этой системы, расположение каната по оси канала на консолях или поперечинах. По опытам на канале Одер — Шпрее, наиболее выгодная скорость движения каната 0,8 м в секунду. При значительном грузовом движении механическая Т. дает возможность значительно понизить стоимость транспорта. Неудобством непрерывной механической Т. является то, что при малом числе судов и даже при отсутствии их приходится передвигать тяжелый канат. Для передвижения каната без груза требуется около ½ до 1 силы на километр и около 5% передаваемой силы на каждый поддерживающий блок. В связи с разрешением вопросов об улучшениях способа Т. судов по каналам в последнее время производились многочисленные исследования для определения величины сопротивления движению судов по каналам, так как условия движения в каналах по малым размерам поперечного сечения последних значительно разнятся от условий движения по широким пространствам вод. Обыкновенно принимают во внимание формулу Беллинграта:

W = kFv²[n/(n — 1)]²

где W — сопротивление в килограммах, v — скорость Т. и n = A/F, причем A — площадь живого сечения канала, F поперечная площадь погруженной части судна по миделю, k — коэффициент от 20 до 30, зависящий от формы судна. Также употребляется формула

W = fSv² + φ Fv^m

в которой f — коэффициент, равный 0,18—0,19, S — подводная поверхность судна = 0,94(В + 2r)L, где В и L ширина и длина погруженной части судна, r — осадка в м, т — показатель степени, изменяющийся от 2,2 до 2,3, у, по опытам инженера Звягинцева, для типов судов, плавающих по Мариинской системе: для мариинки — 18—20, полулодки — 10, полубарки — 38—40, унжака 22, тихвинки — 10—12. По этому предмету имеются еще исследования, произведенные на канале Эри Свитом, подробные опыты инженера де-Маса на французских каналах. Литература предмета сосредоточивается преимущественно в трудах международных конгрессов по внутреннему судоходству и в повременных изданиях. В России опыты для определения сопротивления движению речных судов производились инж. Звягинцевым. Теоретические соображения изложены инж. Карапетовым в докладе съезду русских деятелей по водяным путям 1899 г. Описания новейших систем Т. имеются в статьях проф. Г. К. Мерчинга ("Изв. Собрания инж. путей сообщ.", 1896) и В. Л. Мартынова ("Журн. Мин. путей сообщ.", 1897). Предложения о введении механической Т. на русских каналах разработаны инж. Н. Л. Карауловым ("Журн. Мин. путей сообщ.", 1900) и Н. В. Герасимовым (там же, 1898).

А. Таненбаум.