Лев Скрягин - Книга о якорях
Незадолго перед этим Митчелл выступил с докладом об изобретенном им винтовом якоре на заседании Общества гражданских инженеров в Лондоне. Он заявил, что если его якорь ввинтить с помощью рычага в грунт на несколько футов и попытаться вырвать его, то придется приложить силу, которая будет способна вытащить массу грунта, составляющую обращенный конус, диаметр основания которого равен диаметру винта. Продемонстрировав принцип устройства и действия винтового якоря на моделях (рис. 142), изобретатель с цифрами в руках доказал, что его якорю-винту по величине держащей силы нет равных. Присутствовавшим на заседании Общества это стало очевидным, ибо все понимали: в условиях рейдовых стоянок кораблей на бочке сила, вырывающая мертвый якорь из грунта, никогда не действует вертикально, и угол приложения этой силы и дуга, образуемая цепью от бочки (бриделем), значительно уменьшают усилие на якорь-винт.
Рис. 142. Модели винтовых якорей
Митчелл предлагал использовать разработанные им на базе винтового якоря якорь-сваи и винтовые якорные фундаменты для строительства маяков на зыбучих песчаных отмелях, которыми изобилует побережье Англии.
Купив у Митчелла патент, управление порта Ньюкасл-на-Тайне соорудило с помощью винтовых якорей диаметром четыре фута систему якорных бочек для приема приходящих на рейд судов. По расчету каждый якорь Митчелла должен был удерживать одну бочку, за которую могли швартоваться одновременно четыре судна. Винтовые якоря вполне себя оправдали. В зиму, когда постройка системы рейдовых бочек завершилась, над Ньюкаслом промчался сильный ураган. И на каждой бочке благополучно отстоялось по восемь судов. Застигнутые этим же ураганом другие корабли нашли убежище в порту Сандерленд, где якорные бочки удерживались бетонными массивами. Эти мертвые якоря не смогли противостоять силе стихии: на берег выбросило около десяти судов. Принесенный ущерб оценивался в тридцать тысяч фунтов стерлингов. Управление порта Ньюкасл-на-Тайне с удовлетворением констатировало, что оно отделалось сравнительно небольшой суммой.
После этого Митчелл предложил построить на винтовых сваях маяк на песчаной банке Маплин-Сандз в устье Темзы. В песок ввинтили девять винтовых свай с диаметром винта четыре фута на глубину 22 фута. Сооруженный на них маяк простоял более тридцати лет. Таким же образом построили маяк на реке Вайр при входе в порт Флртвуд. В песчаную косу в двух милях от берега ввинтили семь свай с винтами диаметром три фута на глубину 18 футов.
Винтовой якорь Митчелла дал возможность английскому маячному и лоцмейстерскому обществу «Тринити Хауз» дешево и надежно строить маяки в тех местах, где до этого обходились временными плавучими сооружениями, которые нередко срывали штормы. Англичане утверждают: некоторые маяки на сваях Митчелла стоят до сих пор!
Якорь Митчелла находит применение и в наши дни, на море и на суше. Его используют в строительстве для временного закрепления и монтажа подъемных мачт, колонн, опор и пр. На принципе винтового якоря разработаны временные безбетонные фундаменты и переносные фундаменты, на которых монтируется шарнирно-поворотное устройство. Это устройство, вращаясь по горизонтали и вертикали, позволяет прикладывать нагрузки в любых направлениях от 0 до 360° по горизонтали и от 0 до 90° по вертикали.
Сейчас для увеличения держащей силы винтового якоря и его устойчивости применяют шарнирно-опорное устройство. Оно крепится к скобе стержня якоря и состоит из плечевого рычага и опорной подушки, которые соединены шарнирно. Горизонтальная составляющая усилия, приложенного к якорю, воспринимается подушкой шарнирно-опорного устройства, а вертикальная составляющая направлена по оси стержня вверх.
Все конструкции якорных фундаментов могут использоваться пятьдесят и более раз. Стоимость их при многократной оборачиваемости в двести раз дешевле, чем обычных мертвых якорей и бетонных фундаментов.
Держащая сила винтовых якорей огромна. Обычно под полуметровым слоем грунт не нарушен, и чем глубже, тем он плотнее. В плотных глинистых грунтах и суглинках сцепление между частицами ненарушенного грунта достигает 3–6 кгс/см2, или 30–60 тс/м2.
Глава XI. Якоря специального назначения
Облегченные конструкции
Представьте, что вы приобрели моторную лодку или катер и вам нужен якорь весом 5-20 кг. Если вы попытаетесь снабдить свое судно сделанным по чертежам Холла якорем соответствующего веса, то скоро убедитесь, что толку от такого якоря будет немного. Здесь гораздо лучше подойдет якорь-кошка или маленький адмиралтейский якорь, что применяют на шлюпках, — так называемый дрек. Оказывается, якоря типа Холла обычно не используются в весовых категориях ниже 50 кг. Холловский якорь весом даже 200 кг держит относительно своего веса намного хуже, чем такой же якорь весом 2 т. Здесь сказывается масштабный эффект.
Рис. 143. «Клип-анкер»
Корабелы Западной Европы, проектируя буксиры, небольшие транспортные и промысловые суда, избегают применять якорь Холла, когда нужен якорь весом менее полутонны. В этих случаях они отдают предпочтение так называемому «клип-анкеру» (рис. 143) — якорю облегченной конструкции, предложенному еще в начале нашего века английским инженером Гриффином.
В настоящее время за рубежом применяется не менее десятка вариантов «клип-анкеров» весом 50-100 кг. Они с успехом используются и на речных судах. Почти все самоходные баржи ФРГ, Голландии, Бельгии и Франции снабжены «клип-анкерами».
Правильный выбор того или иного типа якоря для проектируемого судна небольшого тоннажа — очень важный вопрос. Нередко проектировщик, выполняя в своих расчетах все нормативы Регистра, оказывается не в состоянии сделать якорное устройство судна достаточно легким. И не всякому корабелу приходит на ум отказаться от традиционного и, по мнению многих, универсального якоря Холла и принять более новую конструкцию якоря повышенной держащей силы, что иногда позволяет уменьшить вес якоря вдвое.
Когда у нас проектировали судно на подводных крыльях «Спутник», подсчитали, что суммарный вес eго двух традиционных становых якорей составляет 630 кг. В результате замены типа якоря удалось обойтись всего одним якорем повышенной держащей силы весом 125 кг, а вместо 200 м якорной цени калибром 20 мм и весом 1760 кг применяли стальной трос длиной 125 м, диаметром 14 мм и весом всего 85 кг. Этого, как показала практика, оказалось вполне достаточно [30, 36].
Рис. 144. Эти якоря выпускаются в малых весовых категориях
За рубежом большие спортивные суда, крейсерские яхты и прогулочные катера с ручным якорным устройством снабжаются якорями Нортхилла, Дэнфорта, Бекера и «CQR». На судах с механическим якорным устройством находят применение якоря облегченной конструкции, изображенные на рис. 144.
Рис. 145. Якорь «Антей» Малиновского
Заслуживает внимания конструкция якоря «Антей» для спортивно-туристских судов водоизмещением от 1 до 5 т, разработанная в 1970 г. мастером спорта СССР Г. Малиновским (рис. 145).
Якорь состоит из двух основных частей: веретена и лап, составляющих одно целое. Отливки для якоря весьма просты и не требуют для обработки квалифицированной рабочей силы. Практически якорь можно собрать сразу же после зачистки облоя с отлитых деталей.
Конструкция якоря Малиновского предусматривает его использование на грунте, загрязненном корчами и топляками, без опасения оставить его на дне. Если якорь заберет «намертво» и при попытке вытащить его на судно буйреп оборвется, то следует, изменив направление тяги якорного каната, резко за него дернуть. При этом шпильки, являющиеся ограничителями угла отгиба лап, срежутся и веретено откинется на 150° по отношению к плоскости лап. После этого якорь легко вытащить. Срезное усилие шпилек, которые в корпусе лап держатся на резьбе, определяется их диаметром. К якорю прилагается комплект шпилек различного диаметра. Эксплуатация опытной партии якорей Малиновского весом 14 кг за время двух спортивных сезонов показала их полную практическую пригодность.
Рис. 146. Якорь-гриб весом 7 фунтов
Как правило, на самых малых судах, скажем, байдарках и различных весельных лодках, якорей нет. А если в них и возникает необходимость, владельцы обычно поступают, как их далекие предки, — привязывают к веревке камень. Но тем не менее за последние годы, с возросшими эстетическими требованиями владельцев «москитного флота», на свет появилось множество конструкций оригинальных якорей для самых малых судов. На надувных резиновых судах, где опасно пользоваться кошкой, применяют небольшие грибовидные якоря (рис. 146). Минимальный вес такого миниатюрного «гриба» — семь фунтов. Отверстия в его шапке способствуют засасыванию якоря в жидкий ил.
