Kafar

Kafar – urządzenie budowlane służące do wbijania pionowych pali w ziemię lub w dno zbiornika wodnego. Nazwa wywodzi się z niem. Keffer. Kafary wykorzystuje się podczas palowania – robót budowlanych wykonywanych najczęściej na grząskich lub niedostatecznie stabilnych gruntach oraz w budowlach nawodnych.

Pneumatyczny kafar wbijający pal w dno Odry. Baba zawieszona na haku samochodowego dźwigu ustawionego na barce rzecznej. Obok stoi sprężarka (żółta) dostarczająca wężem powietrze do baby. Na powiększeniu baba

Historia

Abhandlung vom Wasserbau an Strömen, 1769

Zanim pojawiły się pierwsze kafary, do robót palowych stosowano ręczne młoty. Wraz z pojawianiem się pierwszych kieratów i żurawi w czasach antycznych, prawdopodobnie pojawiają się kafary. W łacinie klasycznej słowo festuca oznacza babę kafaru, bijak, tłuk.

Pierwsze w pełni udokumentowane konstrukcje kafarów pochodzą z czasów średniowiecza. Była to konstrukcja drewniana ustawiona w formie kozła. Na jego szczycie było zamontowane koło linowe, przez które przewijano liny. Drewniany kloc zamocowany do lin był podnoszony ręcznie, a następnie opuszczany. Opadający kloc uderzał we wbijany pal. W 1238 r. mistrz Eberhardt z Kolonii wykonał na podmokłym gruncie rozległe palowanie, na którym wybudowano klasztor Bloomkampf. Prace te wykonywano przez pięć lat za pomocą dziesięciu kafarów ręcznych. Każdy kafar obsługiwało czterech ludzi, a kolejnych czterech stanowiło zmianę.

Z czasem pojawiają się udoskonalenia. Pod koniec XV w. pojawia się kierat i prowadzenie baby w prowadnicach, oraz mechanizm zwalniania. W pełni udokumentowaną konstrukcję kafara można znaleźć w dziele „Kodeks Atlantycki” Leonarda da Vinci z 1500 r. W Muzeum Wiedzy i Techniki w Mediolanie jest model wykonany na podstawie opisów.

Zupełnie innym rozwiązaniem kafarów jest maszyna przedstawiona w dziele Bessoniego Jacoba „Theatrum instrumentorum et machinarum” z 1582 r. Maszyna była wyposażona w ustawiany duży młot wprawiany w ruch wahadłowy przez robotników ciągnących z liny. Maszyna prawdopodobnie nigdy nie została zbudowana, będąca jedynie tylko propozycją samego autora. Innym nietypowym rozwiązaniem Bessoniego był kafar dwumłotowy z wciągarką ślimakową.

W XVII w. do napędu kafara zastosowano koło wodne. Z tego okresu też pochodzą wzmianki o kafarach w literaturze polskiej. Kafar jest nazywany „windą do bicia pali w wodzie”.

Przez okres XVIII wieku wprowadza się szereg udoskonaleń. Stosuje się koła deptakowe i wykorzystuje zwierzęta pociągowe do napędu. W tym okresie można wyróżnić dwa rodzaje kafarów: z młotem opadowym (podnoszonym na określoną wysokość i spadającym swobodnie po zwolnieniu blokady) oraz młotem podrywanym (młot podrywany liną połączoną z nim na stałe i opadający z liną po jej zwolnieniu, ale tak by jej nie wypuścić z rąk).

W okresie rewolucji przemysłowej wraz z zastosowaniem maszyn parowych pojawia się w 1837 roku młot parowy, wynalazek szkockiego inżyniera Jamesa Nasmytha, który niebawem w 1843 roku wykorzystuje go do napędu kafara.

Budowa i podział

Głównym elementem kafaru jest baba – masywny ciężar służący do pobijania wbijanego pala. Spotyka się kafary zarówno naziemne (zwykle z podwoziem gąsienicowym), jak i nawodne (zamontowane na statku wodnym).

Tradycyjnie kafary były napędzane parą wodną – baba była podnoszona przez ciśnienie pary wytwarzanej w kotle, a następnie po osiągnięciu odpowiedniej wysokości para była gwałtownie wypuszczana, a zwalniana baba opadała pod własnym ciężarem. Obecnie najczęściej w użyciu są kafary pneumatyczne, wymagające jedynie dostarczenia do baby sprężonego powietrza lub urządzenia hydrauliczne i spalinowe. Ruch baby w górę i w dół odbywa się na stosunkowo krótkim odcinku, kilku lub kilkunastu centymetrów, zależnym głównie od jej masy wynoszącej od kilkudziesięciu kilogramów do kilkudziesięciu ton. Natomiast częstotliwość uderzeń w główkę wbijanego słupa wynosi do kilku, a nawet kilkunastu uderzeń na minutę.

Kafary, mające w swej konstrukcji prowadnicę elementu uderzeniowego (baby) mogą dopuszczać wbijanie pali nie tylko pionowo, ale również z nieznacznym – najczęściej nie więcej niż kilkustopniowym – odchyleniem od pionu.