.

Вы здесь

Увеличение держащей силы

Увеличение держащей силы

28.06.2015 Автор: 137

Увеличение держащей силы

Как «прописал» доктор Хейн

На первый взгляд изобретение капитана Холла — последний завершающий этап в многовековой истории якоря. Что еще можно придумать, если и так конструкция доведена почти до совершенства? Правда, держащая сила втяжных якорей меньше, чем у адмиралтейского якоря, но моряки уже давно свыклись с этим.

4 кгс на 1 кгс веса — вот предел держащей силы бесштокового якоря, который никто не сумел превзойти за полвека, кроме американского капитана Альберта Илла. Но якорь американца оказался неудобен для втягивания в клюз (см. рис. 172). Им больше пользовались спасатели для снятия севших на мель судов.

В начале 20-х гг. появилась более удачная конструкция. Выводы, к которым пришел немецкий инженер из Бремена Генрих Хейн после проведенных модельных и натурных исследований якоря Холла, можно назвать обескураживающими. Он установил: во многих случаях якоря с меньшей площадью лап держат лучше, нежели холловский якорь, и чем шире расставлены лапы якоря, тем меньше его держащая сила. Хейн понял, что на каждую из двух лап якоря могут действовать неодинаковые силы в зависимости от разницы в заглублений в грунт и от неоднородности грунта под якорем. Если одна из лап якоря попадает на камень, а другая уходит в. мягкий грунт, неизбежно появление пары сил, стремящейся вырвать якорь из грунта. Хейн заметил, что обычно это происходит на песчано-каменистом и мелкокаменистом грунтах, на которых якорь перемещается резкими скачками, переворачиваясь с боку на бок. Пара сил появляется и при перемене направления ветра или течения, когда якорная цепь принимает различные направления относительно первоначального натяжения. При этом якорь раскачивается в грунте, вырывается из него и через некоторое время забирает опять.

Тщательные опыты в натурных условиях дали Хейну возможность понять, почему якоря Холла во время длительных стоянок при сильных ветрах «ползут», т. е. периодически выдергиваются и после некоторого протаскивания забирают снова. Моряки давно обратили внимание на это нежелательное, а порой и опасное, поведение втяжных якорей, но не могли понять его причину. А она, как это установил бременский инженер, крылась в самой форме якоря.

Оказывается, почти все создатели «патентованных якорей» стремились в первую очередь добиться того, чтобы лапы возможно быстрее входили в грунт. Однако никто из них не смог придумать ничего лучше, кроме захватов, выступающих в виде плит, лопат, крюков и всевозможной формы приливов в литых конструкциях якорей. В этих-то захватах, как говорится, и «была зарыта собака»! Их форму и размер конструкторы назначали «на глазок», и, как правило, опыты на моделях не проводились. Большие захваты самой различной формы достигали цели; якорь быстро забирал грунт и показывал при этом сравнительно большую держащую силу. Но никто не обратил внимания, что позднее всегда наступал момент, когда широкие захваты начинали играть отрицательную роль. Хейн доказал, что они, не давая якорю как следует углубиться в грунт, выдавливают и подгребают его под якорь, который в результате постепенно начинает влезать на образовавшийся перед его головной частью бугор. При этом якорь оказывается выше уровня грунта и при увеличении натяжения якорь-цепи выдергивается из бугра. Протаскиваемый снова по ровному грунту, якорь опять забирал, и все начиналось сызнова.

Интересно, что это явление не заметили ни на одном из официальных испытаний втяжных якорей: ни в Англии, ни во Франции, ни в Германии. Ведь якоря испытывали тогда каких-нибудь два-три часа, а не сутками во время шквалистых ветров на открытых рейдах. Больше того, раньше считали: чем больше якорь нагребает впереди себя грунта, тем лучше! Вспомним испытания якорей, проведенные Британским Адмиралтейством в сентябре 1891 г. на броненосце «Гироу». Ведь тогда после двадцати минут буксирования каждого из пяти якорей на грунт посылали водолазов измерить длину прорытой якорем борозды и зафиксировать форму и величину образовавшегося бугра. Никому и в голову не приходило, что именно этот бугор спустя некоторое время будет способствовать тому, что якорь окажется выдернутым из грунта. Наконец, стало ясно, почему на испытаниях в 1891 г. якорь Холла уступил первое место по величине держащей силы якорю Инглефильда. Тогда английские специалисты объясняли это более длинными лапами инглефильдовской конструкции. На самом же деле якорь Холла просто не мог зарыться в грунт так глубоко, как якорь Инглефильда, у которого вместо захватов был сравнительно узкий вкладыш в средней части рогов.

Выявив в своем исследовании два промаха предшествующих изобретателей втяжных якорей — большой разнос лап и чрезмерно большие захваты, Генрих Хейн разработал принципиально новую конструкцию. На литой коробке его якоря нет каких-либо выступающих под прямым углом приливов и захватов. Коробку с лапами якоря можно даже назвать «обтекаемой». 

168. Якорь Хейна

Лапы якоря максимально сближены. С одной стороны, это исключает появление пары сил, но с другой — якорь на грунте оказывается очень валким. Достаточно одного резкого отклонения якорь-цепи в сторону, и якорь опрокидывается на бок. Поэтому изобретатель сделал своего рода стабилизатор, отлитый вместе с коробкой. Расположенный в головной части, он не мешает втягиванию якоря в клюз. Держащая сила якоря Хейна на испытаниях оказалась в четыре раза выше, чем якоря Холла. Он глубже уходил в грунт, хотя забирал грунт позже, чем якоря с захватами.

А как же вообще этот якорь забирает грунт? — вправе спросить читатель. — Почему разворачиваются его лапы, если им нечем зацепиться за ровный грунт?

Оказывается, скосы на коробке якоря и на стабилизаторах служат как бы направляющими плоскостями для лап упавшего на грунт якоря. Под действием веса лапы лежащего на дне якоря «смотрят» вниз, они уже ниже оси вращения коробки. Конструкция сбалансирована так, что при протаскивании якоря по грунту развернуться вверх лапы не могут. Достаточно им зацепиться носками за грунт, как они без особого сопротивления начинают зарываться.

169. Якорь Грюзона—Хейна

Хейн считал: лучше потерять немного времени на зарывание якоря, но выиграть в величине держащей силы. И действительно, его якорь держал лучше всех втяжных якорей, изобретенных до него. Исследования бременского инженера не остались незамеченными. За работу «Исследование по держащей силе якоря и принцип работы якорей различных конструкций» автор в 1930 г. был удостоен в Германии ученой степени доктора технических наук. На предложенную конструкцию своего якоря Хейн получил патент (рис. 168). В промышленное производство якорь Хейна пошел в видоизмененном виде, так как по просьбе немецкой фирмы «Грюзон» автор, сохранив принцип конструкции, укоротил стабилизаторы. Одобренный в 1927 г. различными классификационными обществами, этот якорь, получив признание моряков, применяется и поныне (рис. 169).

Работа Хейна — четвертый крупный переворот в эволюции конструкции якорей. Фактически с него началось появление так называемых якорей повышенной держащей силы. Наиболее дальновидные конструкторы, поняв ценность сделанного открытия, пошли по пути немецкого инженера из Бремена.

Расчет Ричарда Дэнфорта

Солнечным апрельским утром 1948 г. от причала американской военно-морской базы в Сан-Франциско отошел небольшой буксир. На его кормовой палубе толпились морские офицеры, члены Американской лоцманской ассоциации, представители Регистра Ллойда и Американского Бюро Судоходства. Выйдя на траверз острова-тюрьмы Алкатраз, буксир развернулся носом на приливное течение и остановил машину. Через кормовую киповую планку в воду на цепи отдали пятидесятифунтовый якорь Болдта.

Когда вытравили около пяти глубин якорной цепи и буксир дал малый ход вперед, стрелка на фунтовой шкале включенного в цепь динамометра дошла до цифры 100 и якорь «пополз».

После этого к цепи прикрепили обычный адмиралтейский якорь массой 75 фунтов и, вытравив в воду такую же длину цепи, стали протаскивать его по грунту. Перед тем как якорь сдвинулся с места, стрелка динамометра показала 187 фунт-сил. Потом таким же образом испытали «патентованный» адмиралтейский якорь из литой стали, весивший 28 фунтов. По держащей силе он немного уступил предыдущему, показав натяжение якорь-цепи в 181 фунт-силу. Четвертым к цепи прикрепили складной якорь Нортхилла в 20 фунтов. Он показал цифру 288 фунт-сил.

Наконец за борт бросили якорь с двумя сближенными лапами, сквозь основания которых был пропущен круглый шток. Этот якорь весил 29 фунтов. Буксир дал малый ход вперед и через некоторое время остановился, хотя его машина показывала ту же самую частоту вращения. Стрелка динамометра медленно пошла по кругу... Якорь продолжал держать. Корабль увеличил частоту вращения машины, но якорь по-прежнему его не пускал.

«Дайте машине полный вперед!» — скомандовал контр-адмирал Сомервил, возглавлявший комиссию. Взревели моторы, вздыбились за кормой струи от винтов, но судно не двигалось с места. Стрелка динамометра упиралась в ограничитель на цифре 6100 фунт-сил... «Какая-то чертовщина происходит! Якорь наверняка зацепился за камень», — послышались голоса членов испытательной комиссии. Судну дали малый задний ход. Оно прошло над якорем, таща за собой цепь, и развернулось на 180°. Якорная цепь сначала немного подалась, и стрелка динамометра вернулась к нулю. Но вот буксир опять потерял ход, и снова, по мере увеличения частоты вращения двигателя, стрелка динамометра стала приближаться к ограничителю за цифрой 6100 фунт-сил. Так повторялось несколько раз.

Никто не мог поверить, что якорь весом всего в 29 фунт-сил оказал сопротивление в 6100 фунт-сил, т. е. имел держащую силу, равную 210 фунт-сил на 1 фунт-силу своего веса. Это происходило на илистом грунте, под толщей которого в 3—6 футов была плотная глина. Решили испытать загадочную конструкцию на плотном песке средней зернистости. Буксир двинулся в глубь залива к берегу Окленда. Проба якорей проводилась здесь в той же последовательности. И опять вызвавший недоумение присутствовавших на буксире якорь вел себя точно так же: на предельной частоте вращения якорь-цепь, рассчитанная на усилие 8000 фунт-сил, лопнула. В момент обрыва стрелка динамометра показывала ровно 6000 фунт-сил.

Вот так выглядела таблица испытаний пяти якорей, проведенных в 1948 г. в заливе Сан-Франциско на песчаном грунте:

Якорь, названный в таблице «Марка-II», показавший такую фантастическую держащую силу, изображен на рис. 170. Его изобрел американский инженер Ричард Дэнфорт. Следуя теории Хейна, он поставил перед собой цель — создать втяжной якорь повышенной держащей силы.

Дэнфорт испытал множество моделей и натурных образцов и пришел к следующим выводам.

На большей части рейдов, где судам приходится становиться на якорь, под слоем рыхлого грунта — ила, песка, ракушечника — есть более плотный и твердый грунт. Держащая сила втяжных якорей типа Холла даже с очень длинными и широкими лапами на мягких и рыхлых грунтах часто оказывается недостаточной для надежной якорной стоянки. На совсем рыхлом грунте, скажем, на жидком иле, такие якоря «плывут» — протаскиваются под натяжением якорь-цепи с лапами, откинутыми вверх.

На идеальных для якорной стоянки грунтах — плотном песке и глине — якоря типа Холла из-за больших захватов на коробке не могут заглубиться в грунт на величину, большую длины лап. А возникающее при этом нагребание грунта или появление пары сил, если грунт разнороден, сильно снижает держащую силу якоря.

На твердых грунтах якоря даже с очень большими захватами вообще не забирают, прыжками перемещаясь по дну. Но рейдов с таким грунтом моряки, как правило, избегают, и поэтому при расчете якоря ориентироваться следует на более или менее приемлемые грунты.

Дэнфорт убедился, что холловский принцип вообще не годится для создания хорошего якоря повышенной держащей силы для больших кораблей. Тут необходим новый принцип, который позволял бы якорю заглубляться в грунт не на длину его лап, а на величину в три-четыре раза больше. Якорь должен держать не за счет того, что лапы зацепляются за верхний рыхлый слой грунта, а за счет того, что, пронзив мягкий слой, он достигает твердой основы.

Вчитываясь в патент Дэнфорта, невольно вспоминаешь основные положения Хейна, хотя американец ни разу не ссылается на труд немецкого коллеги. Да и сама конструкция Дэнфорта в принципе схожа с конструкцией Хейна — максимально сближенные лапы, шток внизу и «обтекаемая» головная часть.

Благодаря тонко продуманному расчету якорь Дэнфорта зарывался в грунт на несколько метров. Длина веретена, длина лап, расположение центров площади лап от оси вращения веретена, расстояние между центрами площади лап, длина штока, угол атаки, угол оси носка лапы, угол скоса граней коробки, площадь сопротивления грунту (проекция плана якоря, когда его лапы развернуты вниз до упора) и площадь лап — эти величины Дэнфорт привел в строгий порядок.

170. Первый якорь Дэнфорта оказался наиболее удачным («Марка-II»)

На рис. 170 дана схема якоря Дэнфорта типа «Марка-II, приложенная к его патенту № 2249546 от 15 июля 1941 г. Вот основные соображения и расчеты изобретателя:

1. Площадь лап якоря должна быть не менее 40% площади сопротивления грунта якорю. Еще лучше, если она составляет 60% этой площади и более.

2. Площадь сопротивления, грунта якорю не должна превышать 25% площади веретена якоря. Желательно, чтобы она составляла 13—10% площади веретена.

3. Угол носка лапы якоря U не должен быть более 75°. В противном случае якорь после вхождения в грунт будет из него быстро выдергиваться. Лучше, когда этот угол менее 70°.

4. Если 35% площади лап или более находится позади оси вращения, угол носка лапы U должен быть более угла атаки S (изобретатель называет углом атаки S угол между плоскостью лапы и прямой, соединяющей центр площади лапы с осью болта скобы якоря). В этом случае величина угла атаки должна составлять 30—50°. Если находящаяся за осью вращения площадь лап составляет менее 35% всей их площади, угол атаки S должен находиться в пределах 40—60°. В этом случае при выборе угла атаки и величины лап центры площади лап высчитываются по площади, находящейся только впереди оси вращения, на осях каждой лапы на расстоянии, равном примерно 1/5 длины веретена. При этом угол атаки будет в пределах 40—65°, и лучше, когда он в пределах 43—60°. У якорей, рассчитанных на твердый песок, угол атаки должен быть уменьшен до 40° (ниже этой величины держащая сила якоря резко падает).

171. Якорь Дэнфорта для крупных судов

У якорей для мягких грунтов угол атаки может быть равен 65°, у универсальных якорей — 49°.

5. Угол разворота лап Т связан с углом атаки и длиной веретена К. Например, если угол разворота лап очень большой, то для установления нужного угла веретено якоря получится очень длинным. Хотя длинное веретено — это хороший рычаг для выламывания глубоко зарывшегося в грунт якоря, когда якорь-цепь на панере, оно не совсем удобно в -обращении. Если же угол разворота лап мал, то при нужном угле атаки веретено якоря получается непомерно коротким и угол носка лапы оказывается слишком большим для того, чтобы якорь начал углубляться лапами в грунт. Поэтому угол разворота лап Т должен находиться в пределах 27—42°.

6. Центры площадей лап G должны быть максимально сближены — в противном случае может возникнуть пара сил. Внутренние кромки лап должны идти параллельно оси веретена. Если расстояние между центрами площадей лап превышает 44% длины веретена, якорь не будет стабилен в грунте. Это расстояние должно быть менее 1/3 длины веретена. Якорь с лапами, очень близко прижатыми к веретену, склонен опрокидываться на бок. Поэтому отношение длины штока, служащего стабилизатором, к расстоянию между центрами площадей лап не должно быть менее, чем 2:1. Лучше, когда это отношение равно 2,5:1 или даже 3:1.

7. Если шток слишком короток, то якорь с уже отброшенными в сторону лапами может волочиться по грунту на трех точках: верхнем конце веретена, конце штока и внешней кромке лапы. Длина штока должна быть не менее двух расстояний между центрами площадей лап и не менее 8/10 длины веретена.

8. Отношение длины лап к длине штока влияет на форму лап, угол атаки и угол носка лап. Если лапы сделать длинными, то угол атаки получится большим для хорошего зарывания якоря. Если их сделать короткими, то это не даст возможности обеспечить их достаточную площадь при форме, которая позволит им свободно углубляться в грунт. Если 35% площади лап находится за осью вращения веретена, длина лап должна составлять не менее 55% длины веретена, но не более 70%. Если за осью вращения находится больше 35% площади лап, то их длина может быть менее 55% длины веретена. Это отношение также влияет на распределение сил вдоль веретена, что имеет немалое значение для хорошего и быстрого зарывания якоря в грунт.

9. Наиболее выгодная — треугольная форма лап: она дает максимальную площадь и хорошее вхождение в грунт. Толщина лап должна быть по возможности минимальной. Зазор между внутренней кромкой лапы и веретеном должен составлять более 2% длины последнего и никак не меньше 1 % этой величины.

10. На коробке — соединении нижней части лап с веретеном — не должно быть каких-либо выступающих частей. Углы скосов этой коробки должны быть в пределах 25—45° каждый — в противном случае она будет выполнять роль захватов и препятствовать зарыванию якоря в грунт. Выступающие, хотя и скошенные под нужным углом, части коробки по возможности должны быть сконцентрированы в ее центральной части и расположены как можно ближе к оси веретена.

Таковы основные соотношения якоря, найденные Дэнфортом опытным путем. Основываясь на них, он создал более десятка модификаций своего якоря, на которые получил патенты. Якорь Дэнфорта облегченной модификации весит всего 2,5 фунта, но его держащая сила на твердом песке составляет 105 фунт-сил. На рис. 171 показан якорь Дэнфорта массой 7 т. Он хорошо держит на каменистом грунте.

За последние тридцать лет якоря Дэнфорта получили очень широкое распространение в разных странах.

Самой лучшей рекламой для этих якорей оказались ураганы «Кэрол» и «Эдна», которые пронеслись над восточным побережьем Северной Америки 31 августа и 11 сентября 1954 г. Во время этих стихийных бедствий скорость ветра достигала 135 миль в час. Уровень моря у берегов поднялся от двух до шести метров выше нормального. Десятки тысяч малых спортивных, разъездных и промысловых судов, застигнутых на внешних и даже внутренних закрытых рейдах, оказались выброшенными на берег. На плаву осталось несколько судов, стоявших на якорях Дэнфорта.

Повышенная держащая сила

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 (рис. 172). 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.

173. Якорь Бекера

172. «Бульдог» капитана Илла (две модификации)

174. Якорь типа «Ансальдо»

Например, итальянский якорь типа «Ансальдо», 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.

175. Якорь Байерса, наиболее распространенный в мире

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).

 

178. Якорь Матросова сварной конструкции (ГОСТ 8497—68)
179. Якорь Шедлинга 

176. Первый литой якорь Матросова

177. Второй литой якорь Матросова (ГОСТ 8497—68)

180. Якорь Шипли

181. Якорь LWT

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.

182. Японский якорь типа Дэнфорта

Разворот лап ограничивается уступами, которые одновременно служат захватами для начального поворота лап в сторону грунта.

После появления якоря Дэнфорта 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. 

183. Голландский якорь типа Дэн-форта «Меон марка III»
184. Якорь АС-11

186. Якорь «Бадокс-Стато»
187. «Пуланкер»
188. Якорь фирмы «Юнион» (ФРГ)

185. Якорь АС-14

189. Якорь Стокса

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 (основные из них приведены в списке литературы в конце книги). Опубликованные в этих работах результаты наблюдений модельных испытаний и опыт эксплуатации якорей новых конструкций почти полностью подтверждают 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 50-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 30°. 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 ASS — Admiralty Stockless Standard) 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 Дэнфорта, 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.

Boatportal.ru

logo