Продолжение. Начало статьи
Как уже рассказывалось, с момента появления якорей с двумя рабочими лапами до открытия Генриха Хейна только один изобретатель сумел добиться значительного увеличения держащей силы якоря. Им был американский капитан Альберт Илл. Его якорь, запатентованный в 1915 г., ради справедливости следует назвать пионером в отряде якорей с повышенной держащей силой. Поскольку принцип конструкции этого якоря положен в основу изобретений последующих изобретателей, на нем следует остановиться подробнее.
Обрамляющая основание двух лап рама не только разворачивает лапы на грунте, но и увеличивает держащую силу, не мешая якорю зарываться в грунт. Держащую силу увеличивает и перемычка между лапами.
Остроумно выбрана форма лап. Если смотреть сверху, они представляются равнобедренными треугольниками, поставленными один против другого основаниями (острые края лап смотрят наружу). Верхние части лап скошены внутрь. Если при забирании грунта одна из лап якоря зарылась частично, а другая полностью, то при дальнейшем натяжении якорь-цепи за счет разницы сопротивления грунта на скосах лап якорь начнет сам выпрямляться. При этом лапа, сидящая в грунте глубже, как бы скользит по своей скошенной стороне до тех пор, пока обе лапы не углубятся в грунт одинаково. Якорь Илла забирает грунт ровно и держит очень стабильно.
Испытания показали, что его держащая сила на всех видах грунта, включая крупную гальку, в 3,5 раза больше любого из запатентованных якорей тех времен. «‚‚Бульдог” капитана Илла» — так окрестили этот якорь моряки – с успехом применялся и применяется сейчас во время аварийно-спасательных работ. В наши дни он выпускается многими американскими фирмами в весовых категориях от-5 фунтов до 10 т.
Принцип обрамляющей подвижные лапы якоря Илла, рамы, служащей для первоначального их разворота в грунт, в 50-е гг. был применен в конструкции якоря шведского инженера Бекера. Он запатентовал якорь, показанный на рис. 173.
Рама якоря Бекера служит одновременно и стабилизатором и захватом, значительно увеличивающим держащую силу. Этот якорь не уступает по величине держащей силы якорю Дэнфорта.
Главный недостаток шведского якоря — его нельзя втянуть в клюз.
В 30-е гг., когда несравненно более удобный, чем якорь Илла, якорь Грюзона-Хейна получил широкое распространение, некоторые дальновидные изобретатели (как, например, Дэнфорт) запатентовали ряд якорей, лапы которых были сближены. Это значительно уменьшало вероятность появления пары сил, стремящейся вырвать якорь из разнородного грунта. Некоторые же создатели конструкций якорей, у которых лапы были более-менее сближены, оставили свои патенты без изменения, отнеся свои якоря по теории Хейна к числу конструкций с повышенной держащей силой.
Например, итальянский , 1920 г.. (рис. 174) и английский якорь Байерса, 1923 г. (рис. 175), который в наши дни находит очень широкое применение. Едва ли не каждое третье-четвертое торговое судно в мире оборудовано именно такими якорями. На литой коробке, несущей лапы, нет больших захватов, выступающих под прямым углом, и ее скосы позволяют якорю лучше зарываться в грунт. Окантовывающие лапы ребра жесткости придают якорю Байерса достаточную прочность, необходимую для безопасного падения на каменистый грунт.
Несколько якорей повышенной держащей силы запатентовано и в нашей стране.
Самые оригинальные литые конструкции созданы в 1943-1946 гг. советским инженером И. Матросовым (рис. 176). Чтобы придать якорю устойчивость в момент вхождения в грунт, изобретатель сделал на внешних кромках лап приливы с фланцами. Для быстрого забирания грунта в конструкции якоря применен принцип кривошипного механизма: ось вращения веретена размещена относительно оси боковых приливов так, что при натяжении якорь-цепи веретено выполняет роль шатуна, разворачивая лапы по оси вращения. Быстро входя в грунт, якорь Матросова не выходит из него при развороте судна на 360°. Якорь надежно держит в слабом песчано-илистом грунте и очень устойчив на твердом мелкокаменистом грунте.
Неоднократные испытания на величину держащей силы наглядно показали его неоспоримые преимущества в сравнении с адмиралтейским и холловским якорями на различных видах грунта. Держащая сила якоря Матросова в четыре с лишним раза больше, чем у адмиралтейского якоря такой же массы. Как ни странно, этот хороший якорь в «больших» весовых категориях до сих пор не получил распространения на советских судах, хотя опытная партия таких якорей успешно прошла испытания в эксплуатационных условиях на морских промысловых судах.
В массовое производство пошли (причем в малых весовых категориях) две модификации якоря Матросова (рис. 177 и 178).
Однако при окончательной доводке в КБ сварного якоря Матросова, видимо, был допущен просчет: уменьшено сечение приливов на лапах. Практика показала, что они подвержены изгибу. Преимущества якоря Матросова перед якорем Холла очевидны, поэтому более чем странно, почему этот тяжелый якорь в своем литом варианте не пошел в массовое производство. Заметим, что его технология не сложнее технологии изготовления выпускаемого по английскому патенту 1888 г. якоря Холла.
Заслуживают внимания две конструкции якорей повышенной держащей силы другого советского изобретателя-инженера Ф. Шедлинга. В 1949 г. он запатентовал сварной якорь с косыми штоками на лапах. Чтобы исключить заклинивание веретена якоря мелкими камнями при протаскивании по грунту, изобретатель сделал на внутренних кромках лап вырезы (рис. 179). Во второй конструкции якоря Шедлинга вместо косых штоков в нижней части лап сделаны широкие крылья, стабилизирующие работу якоря на каменистых грунтах. Разворот лап ограничивается уступами, которые одновременно служат захватами для начального поворота лап в сторону грунта
После появления якоря Дзнфорта в США запатентовано несколько подобных якорей. На рис. 180 показан якорь, запатентованный в конце 40-х гг. американским инженером Шипли. Довольно широкое распространение в мире получил якорь, изображенный на рис. 181. Его официальное название LWT или «Легковесный якорь ВМФ США», но обычно его называют просто LWT (сокращение от слова «Lightweight»). Якорь, показанный на рис. 182, выпускают японские фирмы. Якорь типа «Меон марка III» является фактически копией якоря Дэнфорта (рис. 183). Несмотря на высокую держащую силу, все эти якоря имеют один недостаток: их длинные и сравнительно тонкие штоки часто гнутся.
Примерно с начала 50-х гг. в связи с интенсификацией судоходства возникла необходимость обеспечения стоянки судов В более сложных навигационных и гидрометеорологических условиях, ужесточились требования к якорным устройствам для судов новых типов. Поэтому вопрос создания втяжных якорей, обладающих повышенной держащей силой по сравнению с якорями типа Холла, стал актуальным. Во многих морских странах развернулись научно-исследовательские и лабораторные работы , по созданию якорей с повышенной держащей силой, появилось немало научных работ. Опубликованные в этих работах результаты наблюдений модельных испытаний и опыт эксплуатации якорей новых конструкций почти полностыо п
одтверждают правильность наблюдений и выводов, к которым пришли Хейн и Дэнфорт. (Отрицательное влияние на работу якоря большого разноса лап и наличие больших захватов на тренде).
Большие исследования по увеличению держащей силы якорей предприняло в ‘5О-е гг. Британское Адмиралтейство. В этой работе принимало участие одновременно несколько специалистов, работавших в разных лабораториях независимо друг от друга. Один из них, инженер К. Фаррелл, начавший еще в
конце 1945 г. исследования на металлических моделях якорей в 1/12 натуральной величины, поставил перед собой цель – определить влияние отклонения лап втяжного якоря от оси веретена, а также их формы и площади на его держащую силу. Во время опытов Фаррелл методически изменял форму лап якоря — от длинной и узкой до короткой и широкой при одинаковой площади. Потом он увеличил площадь лап на 25% и наконец- до 50%.
После этого он исследовал работы всех модификаций якорей при измененном угле отклонения лап от оси веретена на 20, 25 и ЗО°. При этом веретено и тренд моделей якоря оставались неизменными. После множества лабораторных и модельных испытаний, на основании сотен диаграмм, отражавших работу разных якорей, К. Фаррелл пришел к следующим выводам.
1. Каждый якорь показывает свою максимальную держащую силу только при определенном угле отклонения лап от веретена.
2. При заданной площади лап оптимальный угол их отклонения от веретена следует уменьшать при увеличении их длины.
3. Более длинные и узкие лапы обеспечивают Якорю большую держащую силу.
4. Увеличение площади лап увеличивает держащую силу якоря; однако эта сила резко меняется при самых небольших изменениях угла отклонения, лап от оси веретена.
5. Держащая сила якоря возрастает по мере его заглубления в грунт.
В результате этих исследований Британским Адмиралтейством было создано две в чем-то схожих между собой конструкции якоря и изготовлено два натурных образца массой 2,64 и 1,63 т. Их назвали АС-11 и АС-14 (рис. 184 и 185).
При испытаниях на крейсере и эсминце эти якоря показали держащую силу в 17,5 и 13 тс на 1 тс своего веса. В 1960 г. оба якоря утверждены типовыми для вновь строящихся кораблей британского королевского флота (вместо стандартного якоря типа АSS – Admiralty Stockless Standart) и в 1964 г. одобрены Регистром Ллойда.
В Первоначальном варианте эти якоря имели пустотелые лапы. Однако их изготовление оказалось сложным и дорогостоящим. Теперь их делают, как и обычные якоря, литыми, и хотя это снизило их держащую силу по отношению к их весу, технология изготовления упростилась.
За последние двадцать лет втяжных якорей с повышенной держащей силой было запатентовано немало, однако те из них, которые хорошо себя зарекомендовали на практике и получили массовое распространение, можно пересчитать по пальцам. Рассмотрим наиболее удачные конструкции современных якорей повышенной держащей силы.
В 1960 г. Управление верфей и доков Великобритании запатентовало якорь, показанный на рис. 186. Ему дали название «Бадокс-Стато». Испытания показали, что его держащая сила равна 15 на иле и 20 кгс на 1 кгс веса на песке. Эти якоря изготавливаются в сварном варианте.
В 1962 г. в Голландии запатентовали якорь, изображенный на рис. 187. На различных видах грунта его держащая сила на 30-50% превосходит держащую силу якоря. Холла, что позволяет сократить массу якоря на 25-40%. Этот якорь получил название «Пуланкер».
Характерной его особенностью- является то, что его лапы сварены из толстых листов и внутри пустотелые. Он уже одобрен почти всеми морскими классификационными обществами и уверенно начинает вытеснять якоря Холла. 18-тонный «Пуланкер» экспонировался на судостроительной выставке в Роттердаме в 1969 г.
Якоря повышенной держащей силы, появившиеся в 70-е гг.‚ имеют одну характерную особенность — сделанные на тренде стабилизаторы, выполняющие функцию штока якорей типа Дзнфорта, но значительно короче. Они стали неотъемлемой частью тренда современных якорей ввиду того, что лапы их максимально сближены, а это, как известно, делает якорь валким при протаскивании на грунте. Самыми удачными втяжными якорями повышенной держащей силы за рубежом сейчас считаются якоря типа «Юнион» (ФРГ, рис. 188) и якорь Стокса (рис. 189).
Говоря о становых якорях повышенной держащей силы, следует заметить, что их основное преимущество перед обычными якорями позволяет сократить их массу на 25-50%. Для проектировщика якорного устройства судна такая экономия весьма заманчива, особенно при расчете устройства малотоннажных судов. Однако здесь кроется одна опасность – сделать становой якорь слишком легким (хотя по держащей силе он во много раз будет превосходить тяжелый). Всегда следует помнить, что якорю необходим достаточный вес (сила тяжести), для того чтобы выдернуть из цепного ящика половину длины якорной цепи, когда нет возможности вытравить ее брашпилем или шпилем.
И, наконец, нельзя забывать, что может возникнуть такая ситуация, когда судно вынуждено будет стать на якорь на скальном грунте или даже на плите, где якорь не заберет. В этом случае якорная стоянка будет обеспечиваться лишь за счет веса якоря и вытравленной якорь-цепи.
Лев Скрягин