9. 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.

Четыре килограмма на каждый килограмм веса якоря - вот предел держащей силы бесштокового якоря, который никто не сумел превзойти за полвека, кроме американского капитана Илла. Но якорь американца оказался неудобен для втягивания в клюз. Им больше пользовались спасатели для снятия севших на мель судов.

В начале двадцатых годов 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, тем меньше держащая сила. Хейн понял, что на каждую из двух лап якоря могут действовать неодинаковые силы в зависимости от разницы в заглублении 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 мелко-каменистом 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", то есть 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, кроме захватов, выступающих в виде плит, лопат, крюков и всевозможной формы приливов в литых конструкциях якорей. В этих-то захватах и "была зарыта собака"! Их форму и размер конструкторы назначали "на глазок", и, как правило, опыты на моделях не проводились. Всевозможные большие захваты достигали цели: якоря быстро забирали грунт и давали 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 1890 году. Ведь тогда после двадцати минут буксирования каждого из пятнадцати 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 угрожает якорю опасностью быть выдернутым из грунта. Наконец, стало ясно, почему на испытаниях в 1891 году якорь Холла уступил первое место по величине держащей силы якорю Инглефильда. Тогда английские специалисты объясняли это более длинными лапами инглефильдовской конструкции. На самом 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 всех изобретателей втяжных якорей - большой разнос лап и чрезмерно большие захваты, Генрих Хейн разработал принципиально новую конструкцию (рис. 115). На литой коробке его якоря нет каких-либо выступающих под прямым углом приливов и захватов. Коробку можно даже назвать обтекаемой. Лапы якоря максимально сближены. С одной стороны, это исключает появление пары сил, с другой - якорь на грунте оказывается очень валким. Достаточно одного резкого отклонения якорь-цепи в сторону, и якорь опрокидывается на бок. Поэтому изобретатель сделал шток, отлитый вместе с коробкой. Расположенный в головной части, он не препятствует втягиванию якоря в клюз.

Рис. 115. Якорь доктора Хейна

Держащая сила якоря Хейна 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 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. 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.

Хейн считал: лучше потерять немного времени на зарывание якоря, но зато можно выиграть в держащей силе. И действительно, его якорь держал лучше всех изобретенных до него. Исследования бременского инженера не остались незамеченными. За работу "Исследование по держащей силе якоря и принцип работы якорей различных конструкций" [65] автора в 1930 году удостоили в Германии ученой степени доктора технических наук. На предложенную конструкцию якоря Хейн получил патент. В промышленное производство якорь Хейна пошел в видоизмененном виде, так как по просьбе немецкой фирмы "Грюзон" автор, сохранив принцип конструкции, придал якорю немного другую форму (рис. 116). Одобренный в 1927 году Регистром Ллойда и другими классификационными обществами, этот якорь получил широкое распространение и признание моряков.

Рис. 116. Якорь Грюзона - Хейна

Работа Хейна - четвертый крупный переворот в якорном производстве. Фактически с него началось появление так называемых якорей повышенной держащей способности. Наиболее дальновидные конструкторы, поняв ценность сделанного открытия, пошли по пути немецкого исследователя.

Солнечным апрельским утром 1948 года 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 завернулся носом на течение и остановил машину. Через кормовую киповую планку в воду на цепи бросили 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".