チェーンボート

チェーンボート^{[1] [2] 、} チェーンタグ^[3]またはチェーンシップ^[4]は、19世紀後半から20世紀前半にかけて多くのヨーロッパの河川で使用されていた河川船の一種で、[ 5 ]^川底に敷かれた鋼鉄のチェーンを推進力として利用していた。^{[2] [6] [7]}チェーンは船上に搭載された蒸気エンジンによって作動し、船が一列のはしけを曳航することを可能にした。^{[2] [6] [8] [9]}ドイツでは、このような船はケッテンシュレップシフ、ケッテンシュレッパー、ケッテンダンファー、ケッテンシフなどと呼ばれ、フランスではトゥールと呼ばれていた。^{[6] [10]}

チェーンは船首のブームを介して水面から引き上げられ、船の軸に沿って甲板上を船体中央のチェーンエンジンまで導かれた。蒸気エンジンからチェーンへの動力の伝達は、通常ドラムウインチを使用して行われた。そこからチェーンは甲板上を船尾の別のブームまで導かれ、再び川に降ろされた。船尾ブームと前後の2つの舵を左右に動かすことで、川の曲がり角を通過するときでも、川の中央でチェーンを再び元に戻すことができた。^[7]

鎖船による航行は、 19世紀後半のヨーロッパの産業革命期に内陸海運に革命をもたらし、それまで一般的だった荷馬車や人による荷船の牽引に取って代わった。これらの川船の鎖駆動は、当時まだ比較的低出力だった蒸気機関を最大限に活用した。さらに、当時の困難な河川航行条件に特に適していた。多くの河川は浅かったり流れが速かったりして、外輪船の使用が事実上不可能だった。その結果、鎖船はすぐにヨーロッパ中の多くの河川で使用されるようになった。しかし、20世紀前半までに、川の運河化によってさらに強力な外輪船との競争にますます脅かされるようになった。^[11]

チェーンボートの最初の設計と開発の初期の技術段階は、19世紀半ば、特にフランスで行われました。エルベ川、ネッカー川、マイン川を航行したその後のすべてのチェーンボートの原型は、フランスの蒸気船ラ・ヴィル・ド・サンスでした。この船は、1850年頃にドイツ人技師M・ディーツによってボルドーで建造され、パリとモントローの間をセーヌ川上流で航行しました。技術的に非常に先進的なその運行原理とエンジニアリングの特徴は、その後のすべてのヨーロッパのチェーン蒸気船に採用されました。^[7]

対称的に設計されたこれらのボートの船体は、船首と船尾で水面とほぼ同じ高さでした。この設計により、牽引チェーンを船首に持ち上げるために必要な力が減り、船首の喫水も減少しました。^[12]ボートの中央が高くなったため、蒸気エンジンを搭載しやすくなりました。このデッキの形状（船首と船尾が低く、中央が高くなっている）は、その後に建造されたすべてのチェーンボートの典型的な形状です。

鎖船は流れの速い浅い川で好まれました。これが、鎖船のキールが平らで浅い喫水になっている理由です。特に浅い水域に最適化された鎖船は、積載していない状態では喫水がわずか40～50センチメートル（16～20インチ）でした。石炭を満載した状態でも、喫水はわずか70～75センチメートル（28～30インチ）でした。^[13]この浅い喫水により、川の水位が非常に低い乾燥した夏でも川での輸送が可能になりました。

チェーンボートは長さ30～40メートル（100～130フィート）、幅5～6メートル（15～20フィート）と短めで、より操縦しやすく、ザーレ川などの曲がりくねった狭い川に適していた。一方、長さ45～55メートル（150～180フィート）、幅7～10メートル（25～35フィート）の長めの船は、エルベ川などの比較的深い川に適していた。水路が深くなるほど、重いチェーンを持ち上げるために必要な力も大きくなった。船首はより深く引っ張られた。大型船ではこの影響は小さくなる。^[14]

船体自体は鉄製または木製で、川底への軽い衝撃には耐えられる。しかし、万が一船体に穴があいたとしても、船体は複数の防水隔壁で内部が仕切られており、船が沈むのを防いでいた。船底には蒸気機関、石炭貯蔵庫、乗組員の居住区があった。^[7]

鎖船航行では、鎖は数百キロメートルに及ぶ長距離にわたって川底に「緩く」置かれるだけだった。1メートルあたり約15キログラム（30ポンド/ヤード）、または1キロメートルあたり15トン（27トン/マイル）の巨大な鎖の自重と、川底の砂や石に自然に引っかかることだけが抵抗となり、鎖船とそれに連結された荷船は鎖に沿って自力で進むことができた。水が船と荷船の重量を支え、鎖はエンジンの力にのみ対応しなければならなかった。鎖は両端でのみ固定されていたため、船は鎖のルートの終わりまで自力で進み続けることができた。^[14]

チェーンの横方向のずれによって問題が生じた。川の湾曲部では、カーブ状に敷設されたチェーンが次第に真っ直ぐに引っ張られ、湾曲部の内側に移動する傾向があった。これを防ぐために、チェーンボートの前後には大きくて強力な舵が取り付けられていた。^[14]これらの舵は長さが4メートルを超えるものもあり、デッキ上の制御ホイールの助けを借りて操作された。

船首と船尾では、鎖は甲板の端をはるかに超えて突き出したブームに沿って導かれていた。これにより、鎖が長い舵に当たるのを防いだ。ブームは可動式で、手動クランクを使用して横に振ることができた。これにより、船は鎖の方向に対して斜めに向けることができた。これにより、川の中央で鎖を元の位置に戻す可能性も高まった。^[14]

ブームにはチェーン遮断装置も取り付けられており、チェーンが切れても逃げることができないようになっている。チェーンキャッチがチェーンに引っかかるほど速くなければ、チェーンは逃げて川に消えてしまう。その後、ドラッグアンカーで苦労して位置を特定し、引き上げなければならなかった。^[15]

第一世代のチェーンボートでは、チェーンは船の側面にあるチェーンドラムの上を走っていました。流れが速い場合や、川底の堆積物や大きな岩などの障害物のためにチェーンを持ち上げるのに問題がある場合、ボートはコースから大きく外れ、片側に傾く可能性がありました。その結果、後のチェーンボートでは、チェーンドライブは常にボートの中心線上にありました。^[14]

エルベ川の古い鎖船、ネッカー川の鎖船、そしてヘッセン・マインケッテ社が所有するマイン川の3隻の船は、動力伝達にドラムウインチを使用していた。駆動ドラムの鎖に必要な牽引力を確保するために、船の中央に前後に並べられた2つの牽引ドラムに鎖を数回巻き付けた。鎖は4つから5つの溝を走り、前後のドラムに交互に巻き付けられた。^[16]

この方法の欠点は、チェーンが頻繁に切れることだった。これは単に荷船列の長さによるチェーンの過負荷が原因で起こったのではない。チェーンリンクが元の断面積の半分まで摩耗したとしても、この力で切れることはないだろうと計算されている。^[17]むしろ、問題は前方の牽引ドラムの摩擦摩耗が後方のドラムよりはるかに激しいことにあった。そして、2つのドラムの直径が不均等になると、前方のドラムで処理できる以上のチェーンが後方のドラムに巻き付く。これにより、ドラムとドラム間の張力が非常に大きくなり、チェーンリンクが引張荷重に耐えられず、破断限界を超えてしまう可能性がある。^[18]

この効果は、チェーンがねじれた場合、つまりチェーンが片側に引っ張られたり、結び目ができたりした場合に、さらに顕著になります。これにより、回転半径が最大 25% 増加し、チェーンの 5% の弾性限界に達します。

ドラムからチェーンへの牽引力の伝達は摩擦によってのみ行われ、霜や氷が積もるとチェーンが滑る可能性がある。そのような場合には、ドラムに熱湯が注がれた。^[15]

ドラムウインチのもう 1 つの問題は、チェーンの長さが比較的長く (30 ～ 40 メートル (100 ～ 130 フィート))、2 つのドラムに何度も巻き付ける必要があったことです。チェーン ボートが上流へのはしけの牽引にのみ使用される場合、復路でドラムに必要なチェーンの量を減らすことはできません。そうしないと、一定時間が経過すると、余分なチェーンが作業セクションの先頭に積み重なり、開始時にたるみがなくなります。この問題を回避するために、チェーン ボートは常に対応するチェーン セクションを下流に運び、チェーン ルートの開始時にそれを落としました。^{[19]その結果、チェーンが絶えず動き、}急流などの川のより危険なセクションでの制御が困難になりました。特に、意図的に使用された強化チェーン セクションは、上流に絶えず移動しました。また、2 つのチェーン ボートが出会ったときにチェーンを一時的に投棄することは、2 つのドラムにチェーンが何度も巻き付けられているため、比較的困難でした。^[20]

補助エンジンを持たないチェーン蒸気船の多くは、上流と下流で異なるギアリングを採用していた。上流では高い牽引力を発揮するように設計され、下流ではより速い速度を発揮するように設計された。^[21]

チェーングリップホイール^[11] (ケッテングレイフラート) は、1892 年 5 月にドイツのエルベ川海運会社ケッテの社長エヴァルト・ベリングラートがユービガウでチェーンが頻繁に切れる問題を解決するために設計しました。この装置はエルベ川のさまざまなチェーン船や、マイン川の王立バイエルンチェーンボート会社のチェーンボート 8 隻で使用されました。この機構のアイデアは、実際の駆動には 1 つのドラムまたはホイールのみを使用し、チェーンをそのドラムまたはホイールに何度も巻き付けるのではなく、ホイールに部分的に巻き付けるというものでした (図 1)。この設計は、チェーンが滑ることなくしっかりと噛み合うように設計されていました。また、チェーンの太さやリンクの長さが異なっていても、また、チェーンの向き (斜めや横向きなど) に関係なく機能するはずでした。チェーンに結び目ができても、問題なく反応するはずでした。^[17]

チェーンは、左右からチェーンを引っ掛ける多数の可動サイドピンによって伝達領域でかみ合っていた（図 2）。批評家たちは当初、「キャッチャー」の多数の可動部品がすぐに摩耗するのではないかと懸念していた。しかし、この懸念は 1892 年 5 月に始まった 3 年間の試験によって和らげられた。逆に、キャッチャーを使用することで動力伝達が改善され、1 本のチェーンでより多くの荷船を牽引できるようになった。その結果、ウビガウのケッテ社が建造したすべての新しいチェーン ボートにはキャッチャーが取り付けられた。^[17]

しかし、マイン川では、最初のチェーングリップホイールが故障しやすいという理由から、1924年に再びドラムウインチに置き換えられました。^[15]

チェーンの破損頻度と川でのチェーンの移動を減らすためのもう一つの試みはフランスから生まれ、1892年11月にパリ近郊のセーヌ川下流で導入された。^[19]発明者のボヴェは、磁力によって伝達ドラムの摩擦を増やす技術を開発した。ここでも、チェーンは牽引ドラムの4分の3の周りを巻いただけだった。牽引ドラムへのチェーンの噛み合いは、ドラムに組み込まれた電磁石によって生み出される磁力によって達成された。これに必要な電流は、独自のエンジンと約3馬力のダイナモによって生成された。^[18]

ドラムに巻き付けられたチェーンの長さが短かったにもかかわらず、古い9kg/m（18lb/yd）のチェーンを使った実験では、磁力は十分で、約6,000キログラム重（13,000lbf）の牽引力を生み出しました。^[18]

チェーンを引くための主エンジンに加え、後期のチェーンボートのほとんどには補助エンジンが搭載されていた。これにより、チェーンを使わずにボートを操縦できるようになり、主に下流に向かうときに使用された。^[22]これにより、ボートの速度が上がり、同じチェーンで反対方向に進んでいるボート同士が出会ったときに時間のかかる複雑な追い越し手順に従う必要がなくなったため、下流への移動時間が短縮された。さらに、チェーンの摩耗も防げた。

1892年、エルベ川にツォイナー 水車を使用したチェーンボートが導入されました。これは、今日のハイドロジェット推進システムの先駆けでした。補助エンジンは、下流への移動時間を短縮するだけでなく、チェーン操作中の操舵修正と旋回操作の簡素化も可能にしました。水車は、エルベ川のいくつかのチェーンボートとマイン川のバイエルンチェーンボートで使用されました。^[21]

水は、チェーン蒸気船の船体側面にある2つの長方形の取水口から吸い込まれ、船体内のタービンを通って流れた。タービンは水を加速し、船体側面の後ろ向きの出口から押し出した。流れ出る水のジェットが船を前進させた（立面図の上図）。進行方向を逆にするには、逆転要素を回転させて水を反対方向に押し出した（立面図の下図）。タービンのポンプの方向は、常に同じであった。^{[23] [24]}

この第二世代の鎖船には、左舷と右舷にそれぞれ2基の水車が装備されていた。^[25]旋回時には、片側では水が前方に流れ、もう片側では水が後方に流れて船が回転した。^[23]

ドナウ川では、流れが強かったため、鎖船は鎖に沿って下流へ進むことができませんでした。鎖船が、例えば鎖が切れて急に停止を余儀なくされた場合、後方のはしけが前方のはしけに衝突し、船舶事故を引き起こすという非常に危険な状況でした。^[26]そのため、下流への航行のための補助推進力として、側面に取り付けられた大型の外輪が装備され、300～400馬力のエンジンで駆動されました。

3番目のタイプの補助推進装置はスクリュープロペラでした。^[27]このタイプの補助システムは、ドナウ川下流航行用の船舶で使用され、はしけをその方向に曳航できるようにしました。^[26]

チェーンボート航行 - 川のチェーンに沿って船を遡上させ、はしけを牽引する

• ジークベルト・ゼゼヴィッツ、ヘルムート・デュンチュ、テオドール・グレッシェル: Kettenschiffault。 VEB Verlag Technik、ベルリン、1987、ISBN 3-341-00282-0 
• ケッテンシュレップシファルト。掲載: Otto Lueger: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften、Vol. 5、第 2 回完成改訂版、ドイツ連邦版: シュトゥットガルトとライプツィヒ、1907 年、460 ～ 462 ページ zeno.org
• ゲオルク・シャンツ: 「Studien über die Bay. Wasserstraßen Band 1, Die Kettenschleppschiffault auf dem Main」、CC Buchner Verlag、バンベルク、1893年 (ケルン大学の経済社会史セミナーの図書館からデジタル化されたテキスト)
• テオドール・グレッシェルとヘルムート・デュンチェル: Betriebsmittelverzeichnis der KETTE – Deutsche Elbschiffaarts-Gesellschaft。掲載: Ewald Bellingrath: Ein Leben für die Schiffahurt、Schriften des Vereins zur Förderung des Lauenburger Elbschiffaartsmuseums eV、Vol. 4、ラウエンブルク、2003
• カール・ヴィクトール・シュッパン: Wasserstrassen und Binnenschiffault。 A. トロッシェル: ベルリン-グリューネヴァルト、1902 年、セクション: Dampfschiffault。 ( Ketten- und Seiltauer . pp. 261/262、Tauereibetrieb . pp. 262–265、Auf- und Abnehmen der Kette . p. 265、Kettenrolle mit Fingerlingen . p. 266、Elektrische Kettenrolle . p. 266、Vor- und Nachtheileデアタウエライ、266 ～ 269 ページ、Versuche mittels endloser Kette、269/270 ページ）

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Wikisource にはこの記事に関連する原文があります:

de:タウエライ

• リケヴァルトンネルを通る電動チェーンボートの旅のビデオ、2010 年 11 月 15 日取得
• フランスのチェーンボートの古い写真が多数掲載されたフォーラム（フランス語）、2013 年 7 月 12 日取得