Velkonis

Velkonis pieder plašai kuģu kategorijai, kas paredzēta citu kuģu un peldošu konstrukciju vilkšanai un pietauvošanai. Velkoņus izmanto visu veidu ūdens ceļos un daudzu pasaules valstu ūdeņos. Parasti šie kuģi ir neliela vai vidēja izmēra un to uzbūve var būtiski atšķirties atkarībā no pielietojuma veida un izmantošanas akvatorijas.
Jūras kara flotē velkoņi ir palīgkuģi un skaita ziņā pārsniedz citu veidu palīgkuģus.

Velkoņu īpatnības

No citiem kuģiem velkoņus atšķir liela īpatnējā jauda, laba manevrētspēja, paaugstināta korpusa stiprība un noturība, kā arī īpašu vilkšanas un stumšanas ierīču esamība.
Vilkšanas ierīce parasti izvietota tuvu smaguma centram, lai velkonis varētu manevrēt nospriegojoties vilkšanas tauvai. Vilkšanas āķis, aiz kura stiprinās tauva, nostiprināts uz vilkšanas loka, kurš ļauj tam brīvi pārvietoties no borta uz bortu. Tā kā velkoņi bieži strādā ar lielas masas objektiem, kuriem piemīt ievērojama inerce, bet vilkšanas tauvas nospriegošanās vai rāvieni šķērsvirzienā var novest pie velkoņa apgāšanās, vilkšanas āķi apgādā ar tauvas ātras atdošanas mehānisma distances vadību un amortizatoru. Ja vilkšanai āķu vietā izmanto vilkšanas vinčas, arī tās apgādā ar troses izlaišanas ierīcēm tai pārmērīgi nospriegojoties.
Velkoņa stūres māju bieži izvieto lielā augstumā un tai ir lielāki un vairāk logu, lai uzlabotu redzamību visapkārt un uz augšu, kas savukārt nepieciešams, apkalpojot kuģus ar augstiem bortiem. Uz dažiem, īpaši upju, velkoņiem - stūmējiem stūres māju var pacelt un nolaist, lai uzlabotu redzamību virs baržas kravas un vienlaicīgi nodrošinātu brīvu paiešanu zem tiltiem. Velkoņi, kuri palīdz pietauvoties, apgādāti ar palielinātiem, elastīgiem buferiem vai fenderiem, lai mīkstinātu triecienus pieskaroties citu kuģu bortiem.
Atšķirībā no citiem kuģu veidiem, velkonim viens no svarīgākajiem raksturlielumiem ir nevis ātrums, bet vilkšanas vai stumšanas spēks, ar kādu tas var iedarboties uz pārvietojamo kuģi. Lai tādā darba režīmā iegūtu dzinekļa augstu lietderības koeficientu, nepieciešamas lielas dzenskrūves, kuras spēj mest projām ievērojamu ūdens masu pie salīdzinoši neliela ātruma, tādēļ jūras velkoņiem ir raksturīga liela iegrime pie nelieliem kuģa izmēriem. Pēdējā vajadzīga arī tādēļ, lai transportējot kuģus ar augstiem bortiem (īpaši šaurās vietās, kur kuģi saistīti ar īsām trosēm), dzenskrūves neizietu ārā no ūdens, bet pastāvīgi paliktu zem tā.

Klasifikācija

Tāpat kā visus citus kuģus, velkoņus iedala pēc kuģošanas rajona. Pastāv okeāna, jūras, jauktie upes - jūras, piekrastes, reida, ostas, kā arī iekšējo ūdeņu, upju un ezeru velkoņi, kuri paredzēti ekspluatācijai parastos vai ledus apstākļos. Daudz detalizētāk kuģošanas rajoni norādīti dažādos klasifikācijas dokumentos, kas dažādās valstīs var atšķirties. Kuģošanas rajons lielā mērā nosaka velkoņu konstruktīvās īpašības, to izmēru, jūrasspējas, autonomiju, kā arī aprīkojumu ar sakaru un navigācijas iekārtām.
Pēc uzdevuma velkoņus iedala:
Līnijas velkoņi - apkalpo salīdzinoši garas līnijas un velk pa tām nepašgājējus kuģus (baržas), plostus un citas peldošas konstrukcijas.
Ostas vai reida velkoņi - apkalpo ostas un reidus (palīdz kuģiem pietauvoties).
Velkoņi - stūmēji - paredzēti baržu pārvietošanai tās stumjot.
Glābšanas velkoņi - paredzēti, lai sniegtu palīdzību avarējušiem un nelaimē nokļuvušiem kuģiem.
Eskorta velkoņi - lai eskortētu un pavadītu lieltonnāžas kuģus (Kuģis velk velkoni tauvā aiz sevis. Kad nepieciešams samazināt kuģa gaitu, velkonis ar saviem dzinējiem palīdz dzēst kuģa inerci. Ja jāveic ass pagrieziens, velkonis velk kuģa pakaļgalu uz pagriezienam pretējo pusi, tādējādi samazinot pagrieziena rādiusu).
Slūžu velkoņi - apkalpo slūžas.
Plostu velkoņi - plostu vadīšanai upēs.
Ugunsdzēsības kuģi - paredzēti ugunsgrēku dzēšanai un citi.
Velkoņi ne vienmēr pēc sava uzdevuma ieņem šauri specializētu vietu un bieži var izpildīt vairākus uzdevumus. Piemēram, uz ostas un reida velkoņu borta ir papildus glābšanas un ugunsdzēsības līdzekļi un tie spēj ostās pildīt glābšanas velkoņu funkcijas, bet eskorta velkoņi izpilda ostu velkoņu funkcijas (palīdz pietauvoties).
Pēc galvenā dzinēja tipa velkoņus mūsdienās pieskaita pie motorkuģu klases, tie parasti izmanto vienu vai divus dīzeļus. Pirmajiem velkoņiem (tvaika velkoņiem) plaši izmantoja tvaika dzinējus. Tvaika velkoņu būve turpinājās līdz 1950. gadiem. Krievijas Impērijā un Padomju Savienībā šos kuģus pieskaitīja pie БПК (Буксир Паровой Колёсный - krievu val.) tipa.
Pēc dzinekļu tipa velkoņi var būt ar vienu dzenskrūvi, divām dzenskrūvēm, ar parastām dzenskrūvēm vai dzenskrūvēm ar regulējamu soli (DRS), ar skrūves kolonnām (azimutālajām), ar spārnu dzinekļiem vai ūdensmetējiem. Lai iegūtu labas vilces īpašības, uz velkoņiem cenšas uzstādīt salīdzinoši liela diametra dzenskrūves. Tam pašam nolūkam izmanto vadaptveres. Kuģiem ar divām dzenskrūvēm ir būtiski uzlabota manevrētspēja (šie kuģi var apgriezties ap savu asi). Velkoņu dzenskrūves var tikt apgādātas ar grozāmām vadaptverēm - tad nav nepieciešama stūres lāpsta. Dzenskrūves ar regulējamu soli ļauj vēl vairāk paaugstināt darba efektivitāti dažādos ātruma režīmos, kā arī dod iespēju veikt ātru vilces reversu neizmainot dzenskrūvju griešanās virzienu. Šī īpašība tāpat noderīga strādājot ledus apstākļos. Tur, kur manevrēšanas īpašības ļoti svarīgas, piemēram ostas velkoņiem, mūsdienās bieži izmanto skrūves kolonnas vai retāk spārnu dzinekļus. Tādi velkoņi spējīgi pārvietoties sāniski un stumt kuģus ar savu sānu. Ūdensmetējus dažreiz izmanto upju velkoņiem. Tie ļauj uzbūvēt kuģi ar mazu iegrimi un līdzenu dibenu, kas ērti, strādājot seklā ūdenī.
Angliski runājošajās zemēs velkoņus pēc dzinekļa tipa klasificē divās grupās: konvencionālajos - ar tradicionālām velves līnijām un dzenskrūvēm un traktora tipa velkoņos, pie kuriem pieskaita azimutālos (apgādāti ar skrūves kolonnām) un Voita - Šnaidera (Voith-Schneider -  vācu val.) tipus.
Agrāk par dzinekli velkoņiem plaši pielietoja dzenratus. Strādājot ļoti seklā vidē, dzenrats efektivitātes ziņā ir pārāks par citiem dzinekļiem, tomēr tas slikti strādā pie spēcīgas viļņošanās un uz velkoņa rada grūtības savu gabarītu dēļ. Mūsdienās dzenratus ir nomainījušas dzenskrūves un ūdensmetēji. Vieni no pēdējiem sērijveidā būvētajiem dzenratu velkoņiem (sērija БТК) tika izstrādāti un būvēti PSRS no 1954. līdz 1990. gadiem Ļenai, Irtišai, Vitimai un citām Sibīrijas upēm. 1991. gadā zinātniskās ražošanas asociācijas (Научно-производственное объединение (НПО) - krievu val.) Судостроение Novosibirskas filiāle uzbūvēja jaunu 81470. projekta velkoni ar aizmugurē novietotu dzenratu. Šis kuģis ir saglabājies vienā eksemplārā. Neskatoties uz ierobežoto pielietojumu, dzenratu velkoņu projekti mazām upēm tiek izstrādāti arī mūsdienās.

Velkoņu pamata veidi

Skaitliski vislielākais velkoņu veids ir ostas un reida velkoņi pietauvošanās nodrošināšanai, kurus izmanto visās aktīvajās ostās un kuģu būvētavās. Tos izmanto, lai nodrošinātu pietauvošanos, transportēšanu, ledus laušanu un citos darbos. Lielās ostās šādu velkoņu skaits mērāms vairākos desmitos. Velkoņiem pietauvošanās nodrošināšanai ir salīdzinoši nelieli izmēri, ūdensizspaids parasti nepārsniedz 400 tonnas, jauda no 200 līdz 2 000 zs, ātrums 10 - 15 mezgli, autonomija neliela, jo visus uzdevumus veic piekrastes rajonā, velkoņa komanda 2 - 4 cilvēki. Alternatīva velkoņiem pietauvošanās nodrošināšanai var būt kuģu apgādāšana ar piestūrēšanas ierīcēm, kuras parasti uzstāda kuģu priekšgalā un pakaļgalā. Šīs ierīces ļauj pietauvoties patstāvīgi, kas ir ekonomiski pamatoti rajonos ar neattīstītu ostu infrastruktūru, piemēram, tālajos ziemeļos. Velkoņus pietauvošanās nodrošināšanai parasti būvē lielās sērijās (desmitiem un simtiem vienību) specializētās kuģu būvētavās.
Vislielākā velkoņu klase pēc izmēriem ir okeāna glābšanas velkoņi. Tie ir daudzfunkcionāli kuģi ar lielu autonomiju un neierobežotu kuģošanas rajonu, apgādāti ar dažādu aprīkojumu, kurš ļauj veikt kuģu un cilvēku meklēšanu un glābšanu atklātā jūrā, sniegt medicīnisko palīdzību, dzēst ugunsgrēkus, nodrošināt remonta un ūdenslīdēju darbus, padot uz citiem objektiem siltumu un elektroenerģiju, savākt naftas piesārņojumu un citus uzdevumus. Viens no lielākajiem glābšanas velkoņiem ir Fotiy Krylov (Фотий Крылов - krievu val.) (projekts P - 5757), kura garums ir nedaudz zem 100 metriem, ūdensizspaids 5250 tonnas, enerģētiskās iekārtas jauda virs 20 000 zs, ātrums 18,2 mezgli. Līdzīgus kuģus būvē mazās sērijās. Daudzskaitlīgāki ir jūras glābšanas velkoņi, kuriem ir līdzīgs aprīkojums, bet 2 - 3 reizes mazāki izmēri. Bez glābšanas darbiem glābšanas velkoņi izpilda parastas vilkšanas operācijas, eskortē citus kuģus vai patrulē dažādos okeāna rajonos.
Iekšējos ūdeņos, upēs, ūdenstilpnēs un ezeros mūsdienās plaši izplatīti velkoņi - stūmēji vai stūmēji. Stūmēji piemēroti nepašgājēju kuģu: baržu, sekciju, lihteru, transportēšanai ar stumšanas paņēmienu. Lai to izdarītu, stūmēja priekšgalā un baržas pakaļgalā paredzēti īpaši atbalsti un sakabes. Stūmējs var vienlaicīgi stumt vairākas baržas, no kurām izveidojas sastāvs. Velkoņiem - stūmējiem atšķirībā no stūmējiem ir arī vilkšanas ierīces. Stūmēju un velkoņu - stūmēju jauda svārstās robežās no 100 līdz 10 000 zs atkarībā no ūdens ceļa rakstura, stumjamo sastāvu, kuriem tie aprēķināti, kravnesības un specializācijas (līnijas velkoņi, slūžu, reida u.c.). Daudzu stūmēju īpatnība ir to salīdzinoši nelielie gabarīti pie lielas dzinēja jaudas, kuru tie var izmantot, tikai atrodoties sakabē ar sastāvu, bet velkot - to maksimālā jauda tiek ierobežota nepietiekošās noturības dēļ.
Stumšanas metodei ir virkne priekšrocību, salīdzinot ar tradicionālo baržu vilkšanu un ekonomiskā ziņā tā ir par 20 - 30 % efektīvāka. Mūsdienās stūmēji un velkoņi - stūmēji pārvadā apmēram pusi no visām kravām iekšējos ūdens ceļos. Vislabāk stūmēju flote attīstīta ASV, kur tos izmanto no 19. gs. vidus un šie kuģi piedalās gandrīz 100 % kravu apgrozījuma. Eiropā un PSRS masveida pāreja no tradicionālās vilkšanas uz stūmējiem sākās 1950. gados un mūsdienās pēc kravu apgrozījuma velkoņi konkurē ar tradicionālajiem upju transporta kuģiem un "upe - jūra" tipa kuģiem. Jūras pārvadājumos stumšanas metodi izmanto retāk, pārsvarā piekrastes rajonos, jo pēc jūrasspējām un ātruma stumjamie sastāvi atpaliek no jūras kuģiem.

Vēsture

Velkoņi parādījās vieni no pirmajiem starp mehāniskajiem kuģiem, jo problēma ar burinieku kustību bezvējā, to droša manevrēšana ostu rajonos, kā arī kravu pārvietošana pret upes straumi neatrada efektīvu risinājumu ar citiem līdzekļiem.
1736. gadā anglis Džonotans Gullis uzbūvēja vienu no pirmajiem tvaikoņiem - ostas velkoņa prototipu, kuru nosauca "mašīna kuģu vilkšanai ostās un no ostām vai upēm, pret vēju, straumi vai bezvējā". Sakarā ar tā laika tvaika dzinēju mazo jaudu un zemo uzticamību, Gullisa eksperimentam nebija pozitīvu rezultātu un turpmāku attīstību tas neguva. Masveida ostas velkoņu būve sākās tikai pēc 1850. gada, kad angļu velkonis "Viktorija" pirmo reizi demonstrēja veiksmīgu darbu, ievedot un izvedot no ostām lielus jūras kuģus.
Kuģu transportēšana augšup pa upēm jau no senatnes tika veikta ar rokām, izmantojot strūdzinieku vilci. Pirmie upju velkoņi, kas parādījās 19. gs. sākumā, to mazās jaudas dēļ nespēja izpildīt šādu darbu. Sākotnēji to lomu izpildīja kabestāni (cabestan - franču val.), kuru tvaika dzinējs ar jaudu 80 - 240 zs, grieza uz vertikālas ass novietotu riteni - kabestānu, uztinot uz ass garu enkura virvi, tā rezultātā radās kustība. Enkuri bija divi un tos pārmaiņus izveda 1 - 1,5 km pret straumi ar īpašām, nelielām tvaika darba laivām. Tas nodrošināja kustības nepārtrauktību. Līdzīgi kuģi varēja vilkt karavānu ar kravu līdz 8 000 tonnām, bet vidējais ātrums saglabājās zems, tikai 75 km diennaktī. Retāk izmantoja ķēžu laivas, kas kustējās ar tvaika dzinēja palīdzību, pārtinot speciāli gar visu upes dibenu novilktu ķēdi vai trosi. Šādu kuģu ātrums bija nedaudz lielāks - līdz 5 km/h.
Kravu vilkšana upēs sāka vētraini attīstīties tikai 19. gs. pēdējā ceturksnī. Lielo upju līnijas velkoņu tvaika dzinēju jauda strauji auga, pārsniedzot 1 000 zs. Kā dzinekļus izmantoja dzenratus. Vienam no tā laika lielākajiem velkoņiem Редедя князь Косожский (vēlāk Степан Разин) bija četru cilindru tvaika dzinējs ar jaudu 2 000 zs. Būdams uzbūvēts 1889. gadā, šis kuģis tika ekspluatēts Volgā līdz 1958. gadam.
1892. gadā ar velkoņiem pirmo reizi tika veikta sarežģīta trīs baržu pārvilkšana starp ostām 350 jūras jūdžu attālumā, bet 1896. gadā divi velkoņi pirmo reizi veica peldošā doka transportēšanu pāri Atlantijas okeānam.