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-апон-Тайн 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 30 тысяч фунтов стерлингов. Управление порта Ньюкасл-апон-Тайн 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 свай с диаметром винта четыре фута на глубину 22 фута. Сооруженный на них маяк простоял более тридцати лет.
271. Типы винтовых якорей
Таким же образом построили маяк на реке Вайр при входе в порт Флитвуд. 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» («Дом Троицы») 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!
В 1947 г. советский академик Ю. А. Шиманский увеличил держащую силу винтового якоря, снабдив его щитками, шарнирно смонтированными на его верхней части. При ввинчивании якоря в грунт щитки занимают вертикальное положение, а при действии на якорь вырывающей силы откидываются в стороны, оказывая дополнительное сопротивление. Для более надежного откидывания их в горизонтальное положение верхние края щитков слегка отогнуты наружу (рис. 272).
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.
272. Винтовой якорь Шимакского
273. Якорные фундаменты
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 (рис. 273).
Все конструкции якорных фундаментов могут использоваться пятьдесят раз и более. 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 он глубже, тем он плотнее. В плотных глинистых грунтах сцепление между частицами ненарушенного грунта достигает 3-б кгс/см², или 30–60 тс/м².
Еще раз о держащей силе и оптимальной конструкции якоря
Теперь, когда читатель ознакомился со всеми основными конструкциями якорей, созданных человеком в течение пяти тысяч лет, вернемся еще раз к главному требованию, предъявляемому к каждому якорю, — максимальная держащая сила при минимальном весе конструкции.
Мнения специалистов в отношении держащей силы якоря неодинаковы, и зачастую их формулировки, объясняющие это понятие, расходятся. Так например, в одном из последних отечественных изданий учебника по морской практике «Управление судном и его техническая эксплуатация» (М., «Транспорт», 1975) приводится такая формулировка: «Держащей силой якоря называется наименьшее усилие, которое нужно приложить в направлении веретена, чтобы сорвать его с грунта».
В «Справочнике по морской практике» (М., Оборонгиз, 1969) мы находим: «Держащая сила якоря — сила, которая приходится на единицу его веса и должна быть приложена для того, чтобы вырвать якорь из грунта в момент, когда веретено якоря расположено горизонтально».
По мнению автора книги, оба эти определения держащей силы якоря не могут быть применимы ко всем существующим якорям. Во-первых, есть конструкции якорей, у которых веретена фактически нет, а во-вторых, существуют такие типы якорей, которые на определенных видах грунта при увеличении тяги каната (или цепи) зарываются еще глубже. Конструкции таких якорей рассчитаны на их одноразовое использование, так как прочность крепления якорного каната или самого каната меньше по отношению к массе грунта, которую нужно сместить, чтобы вырвать якорь. Примером могут служить якоря, изображенные на рис. 268, 269 и 270 — типа «воздушный змей», Воренкампа и Баумана.
В этой связи более общим и, видимо, более точным определением формулировки держащей силы якоря можно считать то, которое дает один из изобретателей якорей, описанных в этой книге, советский инженер Д. И. Горбунов. В его учебнике «Водитель-моторист мотозавозни» (М., «Транспорт», 1976) сказано: «Величина держащей силы показывает, какое усилие можно приложить к данному якорю определенной массы (веса), чтобы якорь не полз».
Если говорить о формулировках этого понятия, которые фигурируют в зарубежной литературе, то определения разных авторов даже противоречивы. Некоторые западные авторы вместо выражения «держащая сила» пользуются понятием «удельная удерживающая способность», имея в виду усилие, приходящееся на каждую единицу (фунт или килограмм) его массы (веса). Английский инженер Марк Террелл в своей интересной статье «Якоря: новый подход к ним», опубликованной в журнале «Фэйрплэй» 6 апреля 1972 г., выступил вообще против использования выражения «держащая сила», заявив следующее: «Коммерческое жаргонное выражение «держащая сила» (Holding power) является дезориентирующим и бесполезным определением»…
В этой книге нет единой системы выражения величин держащей силы описываемых якорей. Читатель может встретить цифры, выраженные и в килограмм- силах на килограмм-силу веса якоря, и в фунт-силах, и в тонно-силах. Если в тексте говорится, что держащая сила якоря равна четырем, то это означает, что фактически его способность оказывать сопротивление силам, стремящимся сместить судно, равна его учетверенному весу. Такой разнобой объясняется тем, что автор, используя такие материалы, как описания конструкций якорей, акты испытаний якорей по держащей силе, каталоги фирм, иностранные патенты и пр., брал выражения величин, характеризующих держащую силу якоря в том виде, в каком они даны в оригиналах.