 |
Л.Н. Скрягин
КНИГА О ЯКОРЯХ |
|
Л.Н. Скрягин
КНИГА О ЯКОРЯХ |
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.
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.
Рис. 143. "Клип-анкер"
Рис. 144. Эти якоря выпускаются
в малых весовых категорияхВ 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].
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.
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. 145. Якорь "Антей" Малиновского
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. Для использования на плотном песчаном грунте можно применить другой грибовидный якорь (рис. 147). Вообще ему больше подходит название якорь-зонт. Он легок и отлично держит.
У нас в стране также появилась конструкция одного из вариантов грибовидного якоря (рис. 148). Ее предложил в 1965 году советский изобретатель Е. Левин. Этот якорь можно назвать якорем-колоколом. Он прост в изготовлении и пригоден для твердых грунтов.
Рис. 147. Якорь-зонт Рис. 148. Якорь-колокол Рис. 149. Якорь-обруч Необычен по принципу действия якорь-обруч, изображенный на рис. 149. Его запатентовал в 1947 году американец Томпсон. Конструкция предельно проста. Стальной прут изогнут в виде восьмерки и сварен в стыке. Это как бы веретено и одновременно шток якоря. По диаметру большого кольца укреплен стальной стержень, к которому приварена согнутая под углом примерно 45° стальная полоса. Это лапы якоря. Трос крепится к малому кольцу "восьмерки". Обруч может упасть на любую из двух сторон. При протаскивании под действием натяжения троса нижняя лапа зарывается в грунт, а верхняя, упираясь в край обруча, ограничивает ее разворот. Такой якорь прост в изготовлении. Он неплохо держит, и его можно использовать дли зачаливания за врытый на берегу кол.
Рис. 150. "Плоский якорь"
Среди конcтpукцйй облегченных якорей особое место занимают якоря с одной поворотной лапой. Сейчас уже трудно утверждать, кто первый предложил эту идею. Англичане говорят, что однолапый якорь изобрел некий Пайпер, когда ел курицу. В Англии, как и в других странах, до сих пор бытует поверье о так называемой "кости исполнения желания - небольшой куриной косточке, имеющей V-образную форму. Именно эта кость якобы и натолкнула англичанина Пайпера на мысль о V-образном веретене якоря. Известно, что в 1821 году Пайперу выдали патент на якорь с раздвоенным веретеном и одной рабочей лапой. Сейчас никто не помнит, каково было устройство поворотной лапы этого якоря, но спустя 150 лет он был вновь запатентован в США неким Hypсом (pиc. 151).
Заслуживает внимания однолапый якорь советского инженера В. Пономарева, изобретенный в 1953 году (рис. 152). Он состоит из рамы в форме равнобедренного треугольника, основанием которого является ось лапы. Для стабильности якоря на грунте лапа якоря имеет боковые рога с фланцами. Для обеспечения втягивания рамы в клюз центр тяжести лапы расположен ниже оси ее вращения.
Рис. 151. Веретено "куриная кость" Рис. 152. Якорь Пономарева
На принципе "куриной кости" было разработано немало оправдавших себя кострукций однолапых якорей.
Так, например, в 1935 году советский инженер В. Мацюк разработал конструкцию якоря облегченного типа. Веретено якоря было сделано в виде рамы, несущей на одной стороне широкую лапу, имеющую с каждой стороны по два ребра жесткости. Конструкция рамы и лапы сварная из стали. При небольшом весе якорь имеет значительную держащую силу. Он был задуман изобретателем для использования гидросамолетами и глиссерами в районах с мягким грунтом. Спустя год после появления якоря Мацюка за рубежом появилось несколько аналогичных конструкций.
Рис. 153. Однолапый якорь Тайзака
БЫСТРОЗАХВАТЫВАЮЩИЕ И САМООСВОБОЖДАЮЩИЕСЯ
Судам технического флота нередко приходится становиться на якорь при минимальном отрезке вытравленной цепи при условиях, когда направления тяги якорь-цепи беспрестанно меняются. В таких случаях нужны так называемые быстрозахватывающие якоря.
На рис. 154 показан один из них, запатентованный в 1933 году шведским инженером Лундиным. Из чертежа видно, что конструкция якоря очень сложна. Более удачен быстрозахватывающий якорь, изображенный на рис. 155. Его запатентовал советский инженер Н. Васильянов в 1928 году. Веретено якоря - овальной формы, с вырезами для двух пар поворотных рогов, насаженных на шток. Для облегчения подъема на якоре сделан рым для буйрепа.
Рис. 154. Якорь Лундина Рис. 155. Якорь Васильянова Рис. 156. Каждая лапа
этого якоря вращается
независимо...
Неплохо зарекомендовал себя трехлапый якорь, предложенный французом А. Колином (рис. 157). Им часто пользуются яхтсмены [51].
Рис. 157. Якорь Колина
Ни один якорь не застрахован от того, чтобы не зацепиться за корчу, камень, за чужую якорь-цепь или подводный кабель. Иногда, попав в расщелину, он навсегда остается на дне. Довольно часто якоря зацепляются за корпуса затонувших судов. В 1961 году шведы поднимали со дна гавани старинный военный корабль "Ваза", который перевернулся вверх килем и затонул почти со всем экипажем на виду у всего Стокгольма в 1628 году. Поднятый корабль решили превратить в своеобразный музей. Во время реставрации из его корпуса извлекли 29 якорей различных эпох и конструкций). Акватории портов, вообще говоря, - своего рода свалки металлолома. Поэтому каждую гавань можно образно назвать кладбищем якорей.
Поистине огромное кладбище якорей находится под Варной, у мыса Галата. Здесь болгарские водолазы обнаружили римские якоря со свинцовыми штоками, множество железных двурогих якорей времен Средневековья и массу современных якорей с поворотными лапами. Причина образования этого кладбища - господствующий в этом районе норд-ост. Когда он задувал, суда, бросившие якоря у мыса, вынуждены были оставлять их на дне и уходить в море, чтобы не разбиться на подводных камнях. Многие якоря здесь были обнаружены застрявшими в трещинах скального грунта.
Рис. 158. Якорь Шадрина
А вот другой принцип самоосвобождающегося якоря (рис. 159). Это конструкция американца Г. Дайла, предложенная им в 1953 году. Чтобы освободить якорь, зацепившийся за чужую якорь-цепь, нужно изменить направление тяги на 180°. При этом якорная скоба цепи передвинется по веретену и приблизится к головной части якоря.
Рис. 159. Принцип действия якоря Дайла
За рубежом по принципу скользящей скобы разработано несколько конструкций самоосвобождающихся якорей-кошек. В случае зацепления такого якоря за какой-нибудь предмет на грунте его всегда можно вытащить, лишь только изменив направление тяги якорь-цепи. Такие "кошки" находят широкий спрос у владельцев малых судов, которым часто приходится отдавать якорь на коралловом грунте.
Рис. 160. Скользящая скоба
ИЗОБРЕТЕНИЕ № 148337
Эксплуатируемые в настоящее время в нашей стране дноуглубительные несамоходные снаряды оборудованы тяжелыми однорогими якорями. Хотя проведенные Горьковским институтом инженеров водного транспорта исследования привели к появлению якоря Гошева-ГИИВТа, экипажам земснарядов все равно приходится работать с якорями большого веса.
На малых реках и каналах папильонажные якоря нередко приходится переносить на руках. Иногда их необходимо закладывать на сухих песках на берегу или в тех местах, где гарантийная глубина меньше метра и мотозавозня пройти не может. В таких случаях "адмиралтейского инвалида" весом 250- 300 кг переносят вручную, шагая по колено в воде.
Это и заставило бывшего командира-наставника технического флота Управления канала имени Москвы Д. Горбунова в 1961 году заняться разработкой легкого папильонажного якоря. Упорный, кропотливый труд этого инженера, бесчисленное множество опытов на моделях привели к успеху. В сентябре 1961 года Д.И. Горбунов подал заявку на разработанную им конструкцию однолапого сварного якоря (рис. 161).
Рис. 161. Якорь Горбунова
Якорь Горбунова состоит из плоской лапы с двумя вертикальными щеками по бокам, которые в широкой части соединены двумя пластинками. Придавая жесткость всей конструкции, эти пластинки служат захватами. Вертикальные щеки способствуют стабилизации лапы в горизонтальной плоскости на грунте. Роль веретена выполняет рама. Лапа соединена с рамой штоком, одновременно играющим роль монтажного стержня. С внешней стороны вертикальных щек приварены четыре упора, ограничивающие угол поворота лапы. Чтобы сделать якорь разборным (лапа, рама и шток), изобретатель пропустил шток через соединительную трубу, вваренную между щеками, и закрепил его болтом с гайкой. К рыму на этом болте можно крепить буйреп. Отданный с мотозавозни якорь падает на грунт одной из сторон: шток не дает ему упасть на щеку. При натяжении троса нижний захват начинает забирать грунт, разворачивая лапу якоря вниз. Якорь немного протаскивается, и острый носок врезается в грунт. Разво-рачивание лапы происходит до тех пор, пока веретено-рама не упрется в верхние ограничители, образовав угол с осью лапы в 21°. Какова же держащая сила якоря Горбунова? Осенью 1961 года Центральный научно-исследовательский институт экономики и эксплуатации водного транспорта, заинтересовавшись изобретением Д. Горбунова, совместно с Управлением канала имени Москвы испытал якорь на реке Мокше.
Вот характеристики испытанной конструкции: вес - 30 кг, длина лапы - 700 мм, ширина лапы - 270 мм, угол разворота от горизонтали - 21°, начальный угол атаки - 12°, максимальный угол атаки - 70°, длина штока - 1250 мм.
Держащая сила якоря Горбунова на песчаном грунте средней крупности составила 40 весов, то есть при весе якоря 30 кг максимальное тяговое усилие, при котором якорь начал ползти, равнялось 1200 кг. Одновременно для сравнения испытывался однорогий адмиралтейский якорь весом 75 кг. Он пополз при тяговом усилии 500 кг, то есть его держащая сила составила примерно 7 весов. Для удержания земснаряда при тяговом усилии 1200 кг потребовался бы "адмиралтейский инвалид" весом 170 кг.
Заинтересовался якорем Горбунова и Горьковский институт инженеров водного транспорта. Автору книги довелось быть в составе комиссии по испытанию нового якоря весом 5 кг. Испытания проводились осенью 1962 года на Гребневских Песках на реке Оке в Горьком. Якорь Горбунова на этот раз сравнивался с однорогим якорем Гошева-ГИИВТа весом 6,15 кг.
Пятикилограммовый якорь Горбунова выдержал нагрузку в 874 кг. Во время очередного протаскивания, когда стрелка динамометра дошла до отметки 117 кг, якорь Гошева-ГИИВТа переломился в роге.
В 1962-1966 годах были разработаны рабочие чертежи этого якоря в весовых категориях 5, 30, 50 и 100 кг.
Рис. 162. Якорь Горбунова весом 220 кг
В 1965 году краткое описание и чертежи двухкилограммового якоря Горбунова опубликовал журнал "Техника молодежи". Редакция журнала и автор изобретения получили сотни писем от читателей. Конструкция якоря заинтересовала не только владельцев малых судов, но и строительные организации, в частности Всесоюзный научно-исследовательский институт землеройного машиностроения, который в это время работал над проектом крупного землесоса для строительства Каракумского канала. Проект предусматривал оснащение землесоса стрелами для перекладки папильонажных якорей. Применение таких стрел позволяет в стесненных условиях канала обходиться без мотозавозни и не затаскивать якоря вручную на откосы канала. Вот тут-то проектировщики и поняли преимущество якоря Горбунова. Ведь прочность и вес проектируемых стрел целиком зивисят от веса применяемых якорей, и если оснастить землесос традиционными однопалыми якорями, то грузоподъемность стрел необходимо увеличить в 3--4 раза. Изготовили якорь Горбунова весом 220 кг, (рис. 162). На рыхлом песке его держащая сила составила 38,5 веса (8,5 г), а на суглинке - более 45 весов (более 10 т). При изменении угла тяги в горизонтальной плоскости на 30° якорь, не выходя из грунта, говорачивался в сторону тяги, сохраняя устойчивую держащую силу.
ЯКОРЯ НЕОБЫЧНЫЕ
В морской практике иногда возникают ситуации, когда нельзя применять становые якоря. Например, при плавании во льдах якорь не опускают на дно, его только можно заложить в вырубленную во льду лунку. Но вес даже вспомогательного якоря-верпа или стоп-анкера на большом судне велик. Поэтому используют специальные ледовые якоря (рис. 163). Их переносят вручную или тащат на салазках. Ледовые якоря состоят обычно из одной лапы в виде куска профильной стали, загнутого крюком. С помощью этих якорей и буксирных лебедок или шпилей иногда стаскивают застрявшее во льду судно. Основные требования, предъявляемые к ледовым якорям, - прочность и легкость.
Рис. 163. Ледовый якорь Рис. 164. Плавучие якоря для малых судов На небольших судах иногда имеются заранее изготовленные плавучие якоря. Обычно такой якорь представляет собой парусиновый конус, в основание которого вшит металлический обруч или крестообразная распорка. К обручу прикреплены три или четыре оттяжки, сходящиеся своими концами у кольца, в которое ввязан надежный трос, называемый дректовом. Кроме этого основного конца, с судна к плавучему якорю идет тонкий вытяжной линь. Он крепится к вершине конуса якоря. Его назначение - облегчить выбирание плавучего якоря на судно.
Отданный на троссе с носа судна плавучий якорь, встречая в воде значительное сопротивление, позволяет удерживаться носом к ветру, не давая стихии развернуть судно лагом к волне, и намного уменьшает его дрейф в сторону опасного берега.
На больших судах, как правило, плавучих якорей нет. В случае необходимости их изготавливают судовыми средствами из бревен, парусины и троса (или цепей). Существует множество конструкций плавучих якорей. Наиболее распространенные из них показаны на рис. 164.
Рис. 165. "Плавающий якорь"
Иногда для проведения аварийно-спасательных работ по снятию судов с мели прибегают к завозке на шлюпках якорей большой держащей силы. Однако перевозка тяжелых якорей на гребных судах - дело, требующее огромного опыта и сноровки, - не всегда удается из-за состояния моря. Во время второй мировой войны советские специалисты разработали конструкцию, показанную на рис. 165. Конструкция якоря железобетонная пустотелая. В веретене сделаны два завинчивающихся отверстия. Когда они закрыты, якорь может плавать. После того как шлюпка отбуксировала его на место закладки, пробки вывинчивают. Заполненный водой якорь погружается на грунт лапой вниз. Шток не дает ему опрокинуться на бок.
По окончании операции водолаз подсоединяет к нижнему отверстию шланг воздушного компрессора. Затем изменением направления тяги рог якоря выламывают из грунта и начинают нагнетать воздух. Якорь всплывает, шланг отсоединяют и оба отверстия завинчивают пробками. Якорь снова готов к буксировке.
Для стоянки под водой и для движения над морским дном глубоководных технических средств обычные становые якоря надводных судов совершенно не пригодны. Если назначение обычного якоря - удерживать плавающее судно от перемещений только в горизонтальной плоскости, то подводный якорь, помимо этого. должен удерживать судно и от вертикальных перемещений.
При исследовании океанских глубин подводному техническому средству должна быть придана необходимая отрицательная плавучесть Р (при этом P<G, где G - вес якоря в воде). Для удержания судна на месте под водой якорь должен быть положен на дно. При этом его удерживающая сила будет равна Q = G - Р и направлена вдоль якорного каната. Подводное техническое средство окажется в положении, когда его якорь будет на панере, т, е. якорь лежит на грунте, а якорный канат натянут вертикально усилием, равным удерживающей силе якоря, если не будут иметь место возмущающие силы Т, действующие в горизонтальной плоскости (например, подводные течения или упор движителей).
Конструкция подводных якорей довольно проста. По форме она может быть цилиндром, усеченным конусом, шаром и т. д.
На батискафах "FNRS", "Trieste" и "Archimedes" вместо подводных якорей на стальных тросах использовали чугунные якорь-цепи, которые, как гайдропные устройства дирижаблей, обеспечивают плавную покладку якорь-цепи на грунт, давая тем самым переменное значение силы Q, которое может быть неизвестно при приближении к грунту. По мере покладки цепи на грунт значение Q увеличивается, так как Q уменьшается, а P увеличивается. При этом, если Р = 0, то подводное техническое средство автоматически зависнет над грунтом, встав на этот своеобразный подводный якорь.
Как уже рассказывалось, самый тяжелый в мире становой якорь корабля весит 27,2 т. Такой вес якоря потребовался для американского авианосца типа "Саратога", стандартное водоизмещение которого 67000 т.
Сейчас тоннаж супертанкеров приближается к 500 тыс. г. Каков же должен быть вес якоря на таком левиафане, если его рассчитывать строго по сущест вующим нормативам? Вряд ли он даже весом 50 т сможет удержать на месте судно, осадка которого в грузу составляет около 20, ширина - более 50 и дли на - свыше 300 м.
Катастрофа с Панамским танкером "Торри Каньон" наглядно показала. какую угрозу представляют танкеры грузоподъемностью 200-300 тыс. т. Это заставило кораблестроителей начать поиски новых принципов действия якоря на грунте в целях увеличения его держащей силы.
Рис. 166. Якорь-присос
Одно из самых последних достижений в области якорного устройства - изобретение ракетных якорей, работающих на твердом топливе. Их появление несколько лет назад вызвано необходимостью обеспечить супертанкеры надежным средством стоянки в случае выхода из строя главного двигателя вблизи берега. Первые эксперименты в этом направлении, проведенные в шестидесятых годах Корпусом военных инженеров США, оказались успешными.
Опытный образец реактивного якоря весом 102 кг на испытаниях показал держащую силу, превышавшую 22 т. Вставленная в корпус якоря ракета начинала действовать, когда он достигал грунта. Под действием этой реактивной силы якорь заглублялся в твердый грунт на 10 м.
Второй образец ракетного якоря весом 6,8 т показал на твердом грунте держащую силу в 135 т, то есть держащую силу обычного якоря весом 19 т.
Оба реактивных якоря рассчитаны на разовое действие: выдернуть их из грунта практически невозможно. Нажав кнопку, командир корабля подрывает патрон, разобщающий якорь и якорь-цепь. Если в мировом танкерном судостроении не прекратится гигантомания, такие якоря пойдут в массовое производство и вытеснят привычные нам конструкции.
