Αλυσίδα

Η αλυσίδα ή καδένα είναι μηχανικό εξάρτημα, από τα πλέον ευφυή πρακτικά δημιουργήματα του ανθρώπινου πνεύματος. Αλυσίδα ονομάζεται η σειρά κρίκων, ελλειψοειδούς συνήθως σχήματος αλληλένδετων και ελεύθερα κινουμένων, αποτελώντας έτσι ένα σύνολο συνεχές που μπορεί όμως να συσσωρεύεται όταν δεν είναι τεταμένο. Στην μηχανολογία αλλά και γενικότερα χρησιμοποιείται είτε για μετάδοση ελκτικής δύναμης (ανάρτηση φορτίων και βαρών, ρυμουλκήσεις κλπ.) ή ανθιστάμενης δύναμης (αγκυροβολία), είτε για μετάδοση κίνησης.

Οι αλυσίδες παρουσιάζουν τα εξής πλεονεκτήματα αλλά και μειονεκτήματα έναντι των συρματόσχοινων:

Λόγω της ευκαμψίας τους επιτρέπουν τη χρησιμοποίηση τροχαλιών ή τυμπάνων μικρής διαμέτρου.
Έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Αντέχουν περισσότερο στην οξείδωση και λειτουργούν θορυβοδέστερα.
Οι αλυσίδες μετάδοσης κίνησης μέσω οδοντωτών τροχών χάνουν, με την πάροδο του χρόνου και λόγω τριβής, το ομοιόμορφο συνδυασμό απόστασης μεταξύ των κρίκων και της οδόντωσης με αποτέλεσμα τη βλάβη της τελευταίας.
Ο αλυσίδες γενικά είναι καταλληλότερες για μικρές ταχύτητες χρήσης πλην όμως υπόκεινται σε θραύσεις σε απότομες εντάσεις και παρουσιάζουν πολύ μικρότερη ελαστικότητα.

Ο έλεγχος των αλυσίδων πρέπει να γίνεται τουλάχιστον ανά διετία. Σε περίπτωση εντατικής λειτουργίας, κάθε χρόνο. Κατα τον έλεγχο επιθεωρούνται ιδιαίτερα τα σημεία συγκολλήσεως των κρίκων και τα σημεία επαφής των κρίκων, για να διαπιστωθεί η τυχόν φθορά τους.

Ειδικότερα θέματα για τις αλυσίδες περιλαμβάνονται στη παράγραφο "Αλυσίδες ναυτικές".

Είδη αλυσίδων

Αλυσίδες κοινές ή απλές.
Αλυσίδες στριφτές.
Αλυσίδες με διάδετους κρίκους.
Αλυσίδες Βοκανσόν.
Αλυσίδες Γκαλ ή αρθρωτές.
Αλυσίδες ναυτικές.

Αλυσίδες κοινές ή απλές

Κατασκευάζονται από μαλακό χάλυβα κυκλικής διατομής (φθ= 3500 έως 3700 Kp/cm2) σε ελλειπτικούς κρίκους και με συγκολλητά τα άκρα τους.

Διακρίνουμε τρία είδη των αλυσίδων με κρίκους

Με κοντά στοιχεία ή κοντές
Με επιμήκη στοιχεία ή επιμήκεις
Με στοιχεία ενισχυμένα στο μέσο με "διάδετο" σε σχήμα Θ καλούμενες διάδετες.

Οι αλυσίδες με κοντά στοιχεία χρησιμοποιούνται κυρίως όπου χρειαζόμαστε μεγάλη ευκαμψία, όπως για παράδειγμα στις ανυψωτικές μηχανές. Οι διάδετες αλυσίδες, δηλαδή με ενισχυμένα στοιχεία χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά στις άγκυρες των πλοίων και ονομάζονται ναυτικές.

Εκτός από τις κοινές αλυσίδες με κρίκους κατασκευάζονται και τυποποιημένες. Αυτές κατασκευάζονται σε τύπους (φόρμες) και λειαίνονται με επιμέλεια, ώστε να εργάζονται εύκολα στις οδοντωτές αλυσοτροχαλίες. Κατά συνέπεια οι τυποποιημένες αλυσίδες είναι ακριβότερες των κοινών.

Αλυσίδες στριφτές

Ονομάζονται οι αλυσίδες εκείνες που φέρουν απλούς επιμήκεις κρίκους οι οποίοι έχουν υποστεί στο μέσον στρέψη έτσι ώστε τα άκρα των να βρίσκονται σε κάθετα μεταξύ τους επίπεδα. Το προτέρημά τους είναι σε χρήση μικρών τροχαλιών. Οι αλυσίδες αυτές χαρακτηρίζονται ως ελαφρών χρήσεων και περισσότερο πρακτικών. Χρησιμοποιούνται σε μηχανουργεία, μικρά σκάφη, κ.α.

Αλυσίδες με διάδετους κρίκους

Οι αλυσίδες αυτές (studded chain) διαφέρουν των προηγουμένων κατά το ότι κάθε κρίκος απλούς επιμήκης φέρει στο μέσον "διάπηγα" (stud) δηλαδή μια ενίσχυση που ενώνει τις δύο πλευρές έτσι ώστε να σχηματίζεται το ελληνικό γράμμα Θ εξ ου και οι κρίκοι αυτής ονομάζονται "τύπου Θ" ή "διάδετοι". Οι αλυσίδες αυτές χαρακτηρίζονται ως βαριάς βιομηχανίας και χρησιμοποιούνται σε αντίστοιχες εργασίες και αποκλειστικά στις άγκυρες των πλοίων λαμβάνοντας έτσι και τον χαρακτηρισμό "ναυτικές αλλυσίδες" όπως παρακάτω γίνεται ειδική αναφορά.

Αλυσίδες Βοκανσόν

Οι αλυσίδες βοκανσόν ή βωκανσόν αποτελούνται από απλούς επιμήκεις και πλατείς κρίκους που όμως τα άκρα τους, λίγο πριν του σημείου σύνδεσής των, στρέφονται προς τα έξω ως άγκιστρα με τα οποία συνδέονται με την πλευρά του επόμενου όμοιου κρίκου. Συνεπώς τις αλυσίδες αυτές απαρτίζουν κρίκοι συνδεόμενοι κατά πλευρά και όχι κατα το διάμηκες. Οι αλυσίδες "τύπου βοκανσον" χρησιμοποιούνται κυρίως σε μεταλλεία, μαγγανοπήγαδα κλπ. για μετάδοση κίνησης από άξονα σε άξονα. Σήμερα η χρήση αυτών των αλυσίδων είναι πολύ περιορισμένη. Σημειώνεται όμως πως εξέλιξη αυτού του τύπου αποτελούν τόσο οι σημερινές ερπύστριες των αρμάτων μάχης και άλλων βαρέων οχημάτων, όσο και των "αλυσίδων γκάλ" ή "αρθρωτών αλυσίδων" που γίνεται μνεία παρακάτω.

Αλυσίδες Γκαλ ή αρθρωτές

Οι αλυσίδες γκαλ ή "αρθρωτές αλυσίδες" αποτελούν εξέλιξη των αλυσίδων βοκανσόν. Οι κρίκοι αυτού του τύπου αλυσίδας αποτελούνται έκαστος από 2 ελασμάτινες διάτρητες ταινίες συνδεόμενες εγκάρσια με δύο πείρους έτσι ώστε να είναι στρεπτοί περί αυτών.

Αρθρωτή αλυσίδα με το γρανάζι της

Οι αρθρωτές ή σύνθετες αλυσίδες (γνωστές και σαν αλυσίδες κινήσεως) είναι αλυσίδες που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση κίνησης (όπως, για παράδειγμα, στα ποδήλατα ή στα αλυσοπρίονα). Εφευρέθηκαν στα 1880 από τον Χανς Ρένολντ, υπάρχουν όμως και κάποια σχέδια αρθρωτών αλυσίδων από τον Λεονάρντο ντα Βίντσι.

Αποτελούνται από κομμάτια ελάσματος, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με αξονίσκους (πείρους) και αποτελούν αρθρωτά σύνολα. Ο αριθμός των ελασμάτων, τα οποία συνδέονται στα άκρα κάθε πείρου, είναι συνήθως 2,4,6 ή 8 ελάσματα.

Η κατασκευή των αρθρωτών αλυσίδων απαιτεί μεγάλη ακρίβεια στα μήκη των στοιχείων, για να πετυχαίνεται ήρεμη λειτουργία κατά την εμπλοκή τους στα δόντια των σχετικών αλυσοτροχαλιών. Για τον ίδιο λόγο πρέπει τακτικά να γίνεται έλεγχος για ανακάλυψη φθαρμένων στοιχείων και για την επισκευή των αξονίσκων, οι οποίοι τυχόν παρουσιάζουν ικανά διάκενα (τζόγο).

Οι αλυσίδες αυτές χρησιμοποιούνται για μετάδοση κινήσεως (αλυσοκίνηση). Είναι τυποποιημένες και οι χαρακτηριστικές διαστάσεις τους δίνονται από πίνακες.

Αλυσίδες ναυτικές

Διάδετος κρίκος «θήτα»

Αλυσίδα διάδεττη, με κρίκους "Θ" του Θ/Κ Γ.Αβέρωφ

. Οι πρώτες ναυτικές αλυσίδες είχαν κρίκους στρόγγυλους "αδέτους" και χρησιμοποιούνταν σε αποκλεισμούς λιμένων και παράκτιων φρουρίων. Με την αύξηση όμως των μεγεθών των ιστιοφόρων πλοίων άρχισε η χρήση αυτών εντονότερα όπου και ακολούθησε η χρήση των επίμηκων ελλειψοειδών κρίκων μέχρι που επινοήθηκε από τον Μπρετόν η εγκάρσια "αντιρίδα" και το 1816 άρχισε η κατασκευή, από τον Οίκο Μπράνσουν - Λένοξ, διάδετων κρίκων που αποτελούν τις γνωστές "αλυσίδες διάδετων κρίκων" ή "τύπου Θ".

Οι ναυτικές αλυσίδες δεν κατασκευάζονται αορίστου μήκους αλλά σε συγκεκριμένα τεμάχια που λέγονται άμματα (κοινώς κλειδιά) μήκους έκαστο 12 οργιών που συνδέονται μεταξύ τους με "αγκύλια" σε επιθυμητά σύνολα.

Πάντως οι ναυτικές αλυσίδες που εφοδιάζονται σήμερα τα πλοία κατανέμονται ανά τέσσερις κατά κατηγορία:

Ανά μια 12 αμμάτων για κάθε μια άγκυρα καλούμενες "επωτίδιες".
Ανά μία 4 αμμάτων για κάθε μία "'εφεδρική" άγκυρα, καλούμενες "εφεδρικές". Τις περισσότερες φορές υφίσταται μία εφεδρική άγκυρα.
Και μία 6 αμμάτων για την λεγόμενη "ιερή άγκυρα" (κοινώς "σπεράντζα").

Εκτός των παραπάνω αλυσίδων που καλούνται εξ αντικειμένου χρήσης των "αγκύριοι" (anchor chains), υφίστανται στα πλοία και οι "αλυσίδες χειρισμών", μικρότερου πάχους κρίκου, είτε κεδρωμένες είτε γαλβανισμένες που χρησιμοποιούνται σε διάφορους χώρους του πλοίου π.χ. αρτάνες εξωτερικής σκάλας, αρτάνες λέμβων, σε κιγκλιδώματα κ.λπ.).

Μέγεθος και βάρος

Το μέγεθος της αλυσίδας προσδιορίζεται από το πάχος σιδήρου που κατασκευάζονται οι κρίκοι, που αποτελεί και την διάμετρο του κρίκου και που δίδεται συνήθως σε ίντσες.
Οι κανονισμοί των Νηογνωμόνων καθορίζουν το μέγεθος των αλυσίδων των πλοίων, για διάφορες χρήσεις, που είναι ανάλογα του μεγέθους και του τύπου του κάθε πλοίου. Τα στοιχεία αυτά δίνονται σε λεπτομερείς πίνακες βάσει του δείκτου εξαρτισμού (equipment number) του πλοίου που υπολογίζεται με μαθηματικό τύπο βάσει μεγέθους πλοίου.

Το βάρος της αλυσίδας ανά μέτρο ή οργυιά δίδεται σε ειδικούς πίνακες βάσει της διαμέτρου των κρίκων. Σε τυχόν έλλειψη τέτοιων πινάκων υπολογίζεται το βάρος από τον ακόλουθο τύπο:

Βάρος 1 μέτρου αλυσίδας σε χιλιόγραμμα = 0,0215D² (όπου D = διάμετρος σε χιλιοστά)
Βάρος 1 οργυιάς αλυσίδας σε τόνους = D²/40 (όπου D = διάμετρος σε ίντσες)

Δοκιμή και αντοχή

Το "φορτίο θραύσης" (ΦΘ) αλυσίδας σε αγγλικούς τόνους ισούται με 27 D² για διάδετους κρίκους (τύπου Θ) και 24 D² για τους απλούς κρίκους.
Το "φορτίο ασφαλείας" (ΦΑ) που θα πρέπει να χρησιμοποιούνται οι αλυσίδες είναι 9 D² και 6 D² αντίστοιχα (όπου D η διάμετρος σε ίντσες).

Οι αλυσίδες όπως και άλλα εξαρτήματα του πλοίου επιθεωρούνται και δοκιμάζονται ανά 4ετία ή 5ετία κατά την γενική επιθεώρηση (general servey). Κατά τον δεξαμενισμό η άγκυρα και όλη η αλυσίδα αποκρικούται από το φρεάτιο αλυσίδας και καταβιβάζονται. Τότε οι κρίκοι σφυροκοπούνται για να διαπιστωθεί ότι δεν περιέχουν φυσαλλίδες και μετριέται το πάχος τους. Αν βρεθούν κρίκοι που το πάχος τους έχει μειωθεί 10% του αρχικού ή προβλέπεται το αυτό πριν την επόμενη 4ετή επιθεώρηση, αντικαθίστανται.
Στη συνέχεια μετά τον έλεγχο του υλικού και τις μετρήσεις ακολουθεί η δια μηχανικών μέσων δοκιμή αντοχής μέχρι την τάση δοκιμής (proof stress) η οποία και είναι περίπου το 70% της τάσης ή του φορτίου θραύσης.
Σε κάθε άμμα (κοινώς κλειδί) υπάρχουν τρεις επιπλέον κρίκοι δοκιμαστικοί, αυτοί οι κρίκοι δοκιμάζονται χωριστά μέχρι του φορτίου θραύσης, ενώ το υπόλοιπο άμμα δοκιμάζεται μέχρι τη τάση δοκιμής. Για παράδειγμα αλυσίδα 1 ίντσας δοκιμάζεται σε τάση (φορτίο) 19 τόνων και οι δοκιμαστικοί κρίκοι της σε τάση 27 τόνων. Μετά τον εφελκυσμό της αλυσίδας μέχρι της τάσης δοκιμής, εξετάζονται οι κρίκοι προκειμένου να διαπιστωθεί ότι δεν παρουσιάζουν επιμήκυνση, ρωγμές ή παραμορφώσεις.

Μετά την επιθεώρηση εκδίδεται πιστοποιητικό αλυσίδας (cable certificate) το οποίο και πρέπει να φέρεται στο πλοίο.

Στοιβασία και συντήρηση

Οι αλυσίδες των αγκυρών των πλοίων στοιβάζονται σε ειδικό χώρο αποθήκη που λέγεται φρεάτιο και το οποίο βρίσκεται στο πρόστεγο και πάνω από την πρωραία δεξαμενή ζυγοστάθμισης. Οι αλυσίδες οδηγούνται σ΄ αυτό μετά το βαρούλκο αγκύρας μέσω ειδικών μεταλλικών σωλήνων των στορέων (navel pipes). Το φρεάτιο χωρίζεται με μεταλλικό διάφραγμα σε δύο μέρη, ένα για την αλυσίδα κάθε άγκυρας και ο πυθμένας του φέρει σανίδωμα για προστασία από την υγρασία. Σχεδιάζεται δε έτσι ώστε να εξασφαλίζεται ο αερισμός του χώρου και η αυτοστοιβασία της αλυσίδας. Η προεκτίμηση του αναγκαίου χώρου για το φρεάτιο αλυσίδων (chain locker), μπορεί να βασιστεί στον εμπειρικό τύπο (βλ. Skene's Elements of Yacht Design, 8η έκδοση, ISBN 0396079687, σελ. 323) [όγκος σε κυβ. πόδια]=(1,7x[μήκος αλυσίδων σε οργιές]x[μέγεθος κρίκων αλυσίδας σε ίντσες]^2)/2.

Η άκρη της αλυσίδας κλειδώνεται με σιδερένια πόρπη που βρίσκεται στο πυθμένα του φρεάτιου. Το κλείδωμα γίνεται με ειδικό συνδετήρα "αγκύλιο" που επιτρέπει την ταχεία αποκρύκωση αν παραστεί ανάγκη.

Για τη συντήρηση της αλυσίδας συνιστάται ο σφυροκοπανισμός (κοινώς: ματσακόνι) και η τριβή με μεταλλική βούρτσα κυρίως στα σημεία ένωσης των κρίκων. Τα αγκύλια καθαρίζονται, αφαιρούνται οι πείροι και λιπαίνονται καλά. Οι στορείς μέσα από τους οποίους περνά η αλυσίδα καλύπτονται "εν πλω" με ειδικά καλύματα και επίστρωση τσιμέντου. Τα φρεάτια επίσης καθαρίζονται κατά καιρούς και βάφονται με μίνιο.
Σε άπαρση μετά από αγκυροβολία σε αμμώση ή λασπώδη βυθό θα πρέπει να γίνεται πλύση της αλυσίδας κατά την διάρκεια της εισολκής της. Συνίσταται επίσης η αλλαγή των αμμάτων (των τελευταίων πρώτων και των πρώτων τελευταίων).

Άμματα και παρελκόμενα

Η αλυσίδα (καδένα) της άγκυρας πλοίου δεν είναι ενιαία από την αρχή μέχρι το τέλος της, ο λόγος είναι αντιληπτός. Χωρίζεται λοιπόν σε τμήματα ισομήκη των 15 οργυιών έκαστο. Αυτά τα τμήματα λέγονται επίσημα "άμματα" (το άμμα του άμματος) ενώ στη κοινή γλώσσα ονομάζονται "κλειδιά καδένας" ή "αλυσίδας" (shackles) τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με ειδικά αγκύλια που μοιάζουν με καμπυλωτό "Π" στις άκρες των οποίων περνιέται πείρος. Ο αριθμός των αμμάτων (κλειδιών) σε κάθε αλυσίδα άγκυρας είναι συνηθέστερα οκτώ. Αλλά και αυτός ο αριθμός καθορίζεται από τον δείκτη εξαρτισμού του πλοίου. Οι ακραίοι κρίκοι κάθε άμματος είναι "κοινοί" προκειμένου να διέρχεται εύκολα το αγκύλιο σύνδεσης και στη συνέχεια ακολουθούν οι "διάδετοι" κρίκοι (οι τύπου "Θ"). Το αγκύλιο τοποθετείται πάντοτε με το κυρτό μέρος προς την άγκυρα για να διέρχεται εύκολα από τους "στορείς" (αρκετά ατυχήματα έχουν συμβεί από λάθος σύνδεση). Εξαίρεση αποτελεί μόνο το αγκύλιο που συνδέει την άγκυρα με το πρώτο άμμα (κλειδί) όπου αυτό τοποθετείται με το κυρτό προς την αλυσίδα. Υπάρχουν και αγκύλια που μοιάζουν με το ελληνικό κεφαλαίο "Ω" που και αυτό φέρει πείρο. Οι πείροι πρέπει να ελέγχονται και να συντηρούνται (λιπαίνονται) ώστε να μπορούν ν΄ αφαιρεθούν.

Εκτός των παραπάνω αγκυλίων υπάρχουν και άλλα είδη όπως ο τριπλός (εν σειρά) όπου ο μεσαίος συγκρατεί τους ακραίους και αυτοί έκαστος με δύο αλυσίδες. Συνεπώς ο τριπλός συνδέει 4 αλυσίδες. Σημαντικός επίσης είναι και ο λεγόμενος στρεπτήρ ή στρεπτήρας ή αμφιδετικός στρεπτήρας που είναι μεν κρίκος μέσα από το σώμα του οποίου διέρχεται λείος πείρος που καταλήγει σε κρίκο δυνάμενο να περιστρέφεται. Αυτός χρησιμοποιείται σε άγκυρες σημαντήρα ή σε φαρόπλοιο ή σε μακρά αγκυροβολία όπου οι καταπονήσεις από τις συστροφές αναπλώρησης είναι μεγάλες.

Τα άμματα αριθμούνται από την άγκυρα προς το φρεάτιο και τα σημεία σύνδεσης επισημαίνονται με χρωματικές γραμμές οι αμέσως επόμενοι του αγκυλίου ή οι εκατέρωθεν αυτού ώστε ν΄ αναγνωρίζονται εύκολα.

Κατασκευαστικά στοιχεία

Χρησιμοποιείται ράβδος σιδήρου ίση με το ανάπτυγμα του προβλεπόμενου κρίκου. Τα άκρα της ράβδου κόβονται λοξά κατά τον άξονα και αντίθετα μεταξύ τους, έτσι ώστε ενωμένα να αποτελούν συνέχεια. Στη συνέχεια δίδεται στη ράβδο "εν θερμώ" η κατάλληλη μορφή κρίκου (προβλεπόμενου τύπου). Πριν συγκολληθούν οι άκρες περνιέται ο ανοικτός κρίκος με τον προηγούμενο. Στη συνέχεια εφαρμόζονται μεταξύ τους τα άκρα, του κάθε κρίκου, με "αυτογενή συγκόλληση", "εν θερμώ" (δηλαδή χωρίς προσθήκη συγκολλητικής ουσίας). Η τελική διαμόρφωση ολοκληρώνεται είτε με σφυρηλάτηση (χειρονακτικά, παλαιότερα), είτε μηχανικά, είτε με σύγχρονα πιεστήρια (αυτόματες αλυσοποιητικές μηχανές).

Στο εμπόριο κυκλοφορούν σχετικοί πίνακες που περιλαμβάνουν όλα τα είδη αλυσίδων με διάμετρο ράβδου, το εσωτερικό πλάτος και μήκος εκάστου κρίκου, το βάρος ανά τρέχον μέτρο και την ανώτερη δύναμη εφελκυσμού (φορτίο) για την οποία προορίζεται.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Chains στο Wikimedia Commons
Λεξιλογικός ορισμός του αλυσίδα στο Βικιλεξικό