На больших судах, как правило, плавучих якорей нет. В случае необходимости их изготовляют судовыми средствами из бревен, парусины и троса (или цепей). Существует множество конструкций плавучих якорей. Наиболее распространенные из них показаны на рис. 275 и 276. Самой совершенной является конструкция, разработанная в 1969 г. советским инженером В.И. Доброжаном (рис. 277). Корпус его плавучего якоря 1 выполнен в виде удлиненного параболлоида с симметрично расположенными на его внутренней поверхности секторовидными карманами 2 с отверстиями 3, также симметричными относительно оси каждого кармана. (Другие детали конструкции: 4 — внутренний обруч; 5 — стропы; 6 — буксирный канат; 7 — оттяжка.) Такое устройство увеличивает держащую силу плавучего якоря в воде.
274. Ледовый якорь
275. Плавучий якорь типа «конус»
276. Плавучие якоря типов «пирамида» и «щит»
Когда-то на флоте бытовала такая шутка над молодыми матросами-новобрандами: «Эй, вахтенный! Ты чего зеваешь? Смотри, у тебя якорь всплыл!» Стоящий на якорной вахте иной новобранец под общий хохот матросов бежал на бак посмотреть на всплывший якорь… Но тем не менее в калейдоскопе тысяч конструкций якорей есть такой, буквально всплывающий якорь (рис. 278). Его придумали в нашей стране во время Великой Отечественной войны для проведения аварийно-спасательных работ по снятию севших на мель судов. Эта оригинальная идея «всплывающего якоря» позволила избежать опасного и тяжелого труда по завозке на шлюпках больших якорей-дела, требующего огромного опыта и сноровки, которое не всегда удавалось осуществить из-за состояния моря. 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.
277. Плавучий якорь Доброжана
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 (сила тяжести) якоря в воде. Для удержания судна на месте под водой якорь должен быть положен на дно. При этом удерживающая способность 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 способности якоря, если не будут иметь место возмущающие силы Т, действующие в горизонтальной плоскости (подводные течения, упор движителей). Конструкция подводных якорей довольно проста. По форме она может быть цилиндром, усеченным конусом, шаром и т. д.
На батискафах «FNRS-III», «Trieste» и «Archimedes» вместо подводных якорей на стальных тросах использовали 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 G уменьшается, а Р увеличивается. При этом, если Р = G, то подводное техническое средство автоматически зависнет над грунтом, встав на этот своеобразный подводный якорь-
Дирижаблям, которыми увлекалось человечество в 20-е и 30-е гг. нашего столетия, тоже были необходимы якоря для удерживания их во время стоянки над землей и для торможения при посадке. Роль якорей выполняли гайдропные устройства. Оказывается, в них был также элемент якоря, причем классического адмиралтейского. На рис. 279 показано такое устройство для дирижабля, известное под названием якоря Ренарда.
Одно из самых последних достижений в области якорного устройства — изобретение ракетных якорей. Их появление в 60-х гг. вызвано необходимостью обеспечить супертанкеры надежным средством остановки в случае выхода из строя главного двигателя вблизи берега- Катастрофа с панамским танкером «Торри Каньон» 18 марта 1967 г. на скалах Семь Камней наглядно показала, какую угрозу представляют наливные суда грузоподъемностью 200–300 тыс. т. Эта и другие катастрофы с супертанкерами заставили кораблестроителей начать поиски новых принципов действия якоря на грунте в целях увеличения его держащей силы. В наше время существуют исполинские нефтевозы грузоподъемностью полмиллиона тонн, длиной более 400 м, шириной 60 м, с осадкой около 30 м. Они снабжены двумя становыми якорями массой почти по 30 т каждый. Но по расчетам даже гигантский якорь обычного типа в 100 т не может при сильном ветре удержать такое судно на месте.
278. «Всплывающий якорь»
279. Якорь Ренарда
Первые эксперименты в этом направлении, проведенные в начале 60-х годов Корпусом военных инженеров США, оказались успешными. Опытный образец реактивного якоря массой 102 кг на испытаниях показал держащую силу, превышавшую 22 тс. 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 массой 6,8 т показал на твердом грунте удерживающую способность в 135 тс, т. е. такую же, что и обычный якорь массой 19 т. Оба реактивных якоря рассчитаны на разовое действие: выдернуть их из грунта практически невозможно. Нажатием кнопки подрывается патрон, разобщающий якорь и якорь-цепь.
В 1965 г. инженерные научно-исследовательские лаборатории армии США разработали экспериментальную конструкцию реактивного якоря массой около 2 т, который должен был заменить обычный становой якорь судна в 25 т. Ракета-якорь представляла собой стальную отливку длиной 1,8 и шириной 1,2 м. При ее установке в месте якорной стоянки, в момент падения на грунт взрыватель ударного типа подрывал заряд ракетного топлива в 6 кг и силой взрыва ракета-якорь вгонялась в песчаный грунт на глубину 10,5 м, а в жесткий грунт из коралловых отложений — на 6 м. Удерживающая способность такого якоря при этом составляла 14 000 тс.
280. Якорь Бауэра
В 1970 г. в США инженер Бернал Бауэр получил патент на «реактивный якорь» другого типа (рис. 280). Вот его принцип действия: 1 — якорь на тросе опускается на морское дно; 2 — головная часть якоря ударяется о грунт, при этом в корпусе якоря разбивается стеклянный контейнер с песком, покрытым металлическим натрием. Через отверстия в контейнер поступает морская вода. Температура и давление экзометрической химической реакции металлического натрия с водой создают взрывной эффект; 3 — корпус якоря отделяется от взрывающего устройства, и он начинает заглубляться в грунт; 4 — идет фаза инерциального и реактивного проникновения; 5 — корпус якоря занимает горизонтальное положение; 6 — положение якоря в грунте после натяжения якорного каната.
Помимо реактивных якорей, за последние 10–15 лет создано немало экспериментальных конструкций якорей, работающих по принципу присоса к грунту и обладающих при сравнительно небольшой массе огромной держащей силой. В отличие' от якорей-снарядов они рассчитаны на использование на мягких грунтах- Такой якорь состоит из пустотелого цилиндра, нижний конец которого открыт и имеет заостренные кромки, а к верхнему подведен трубопровод от насоса, расположенного на судне. На верхнем конце цилиндра установлен груз и предусмотрен обух для крепления-троса или цепи, при помощи которого якорь опускается- Второй обух для крепления судна расположен на боковой поверхности цилиндра. Якорь опускается вертикально, открытым краем цилиндра несколько погружается в грунт под действием собственного веса, после чего из цилиндра полностью или частично откачивается его содержимое. Под действием разницы давлений якорь заглубляется в грунт.
Предлагаемая конструкция якоря обеспечивает хорошую держащую силу при вертикальных и горизонтальных усилиях, действующих на якорь, возможность контроля заглубления якоря и быстрой повторной постановки судна на этом же месте.
