251. Конструкция якоря «Дельта» работает в грунте в двух плоскостях
252. Якорь типа «Флиппер-Дельта»
253. Этот якорь похож на сверхзвуковой лайнер типа «Кснкорд»
В настоящее время якоря Стэвина выпускаются многими фирмами в весовых категориях 1; 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20 и 25 т. Размеры самого легкого и самого тяжелого якорей этой конструкции следующие: расстояние от нижней кромки лапы до оси болта веретена соответственно — 222 и 625 см; ширина лапы по нижней кромке — 199 и 542 см; расстояние между концами штоков-стабилизаторов — 283 и 771 см. Конечно, размеры 25-тонного якоря огромны, но они оправдываются величиной держащей силы, которую он обеспечивает.
Примерно в то же время, что и якорь Стэвина, широкое распространение в Нидерландах получил однолапый бесштоковый якорь типа «Дельта» (рис. 249). У него плоские веретено и треугольная лапа с концевыми стабилизаторами, приваренная под острым углом к скошенной кромке конца веретена. Опыты показали, что якорь «Дельта» быстро забирает грунт, глубоко зарывается, при увеличении тяги на тросе не имеет тенденции к выходу из грунта и на песке и глине его держащая сила превышает 20 весов. «Дельта» выпускается в весовых модификациях от 120 до 13 500 кг. По данным фирмы, выпускающей эти якоря, максимальная удерживающая способность «Дельты» массой 120 кг составляет 3–4 тс, 700 кг — 12–14 тс, 1000 кг — 18–20 тс, 4000 кг — 60–70 тс, 13 500 кг-150- 200 тс.
Позже инженеры фирмы «Дельта Анкорс» разработали модификацию этого якоря с двойным веретеном (рис. 250). Опыты показали, что держащая сила нового якоря превышает 30 весов на 1 кгс его веса. В отличие от первого якоря типа «Дельта-Би» в новой конструкции значительно увеличена площадь лапы и сделано два плоских веретена, которые при заглублении якоря работают в грунте в двух плоскостях, увеличивая его держащую силу более чем на 40 % (рис. 251). Лапа нового якоря приварена к двум концам обоих веретен под углом 32°, а у якорей, предназначенных для работы на очень мягких грунтах (жидкий ил), — под углом 48°.
254. Когда нет якоря…
Конструкция якорей типа «Дельта», выполненная из стальных листов, мало весит и довольно проста в технологическом отношении, что значительно снижает ее себестоимость.
Интересна конструкция якоря, изобретенного в 1975 г. голландским инженером Петером Клареном (рис. 252). Это так называемый «Флиппер-Дельта». Его держащая сила увеличена за счет двух дополнительных плоскостей, служащих одновременно для первоначального разворота основных лап. Сейчас такие якоря выпускаются в Нидерландах для нужд технического флота в весовых категориях от 75 до 27 250 кг. «Флиппер- Дельта» быстро забирает грунт, и его держащая сила, как показала практика, составляет на различных грунтах от 15 до 25 весов. Конструкция этого якоря оказалась столь удачной, что фирма, которая начала в Нидерландах его производство, в первый год продала таких якорей общей массой полмиллиона тонн. Гигантский по размерам «Флиппер-Дельта» был поставлен на самый большой в мире плавкран «Один» и несколько якорей по 13,5 т-на океанские буксиры-спасатели «Си Лайон», «Блю Вейл» и «Неддрил». Многие фирмы, занимающиеся бурением подводных нефтяных скважин и дноуглубительными работами, дали очень хорошие отзывы о новом якоре.
Одна из последних новинок голландских специалистов в области проектирования рабочих якорей для земснарядов, плавучих буровых установок и спасательных судов — якорь, показанный на рис. 253. Это якорь фирмы «Врихор анкере». Он может забирать только одной стороной. В отличие от якоря Стэвина, лапа его не разрезана. При тяге троса дополнительная лапа заставляет основную лапу войти в грунт. Фирма, выпускающая этот похожий на «летающее крыло» якорь массой от 3 до 60 т заявила, что его удерживающая способность в 50 раз больше его веса.
Выше мы упоминали, что при дноуглубительных работах для создания упора рабочие якоря земснаряда иногда приходится закладывать на берегу. Но как быть, если якорь невозможно переправить на берег или его держащей силы недостаточно? На рис. 254 показано пять способов, которые в таком случае можно применить. Эти рисунки взяты из учебника английского капитана X. Р. Купера «Практика дноуглубления».
На «мертвом якоре»
Плавучие маяки, знаки навигационного ограждения, понтоны, плавучие трубопроводы, рейдовые якорные бочки и многие другие плавучие сооружения тоже не могут обойтись без якорей. Для них, нуждающихся в надежной якорной стоянке в течение длительного периода, разработаны так называемые мертвые якоря.
Их разделяют на два типа: направленногодействия, когда якорь может держать в пределах заданного в плане угла, и кругового действия, когда якорь держит под любым углом в плане. Обычно такие якоря укладывают или врывают в грунт с помощью киллекторных судов или плавучих кранов.
Издавна в качестве мертвых якорей использовали каменные глыбы, деревянные, а иногда и железные клетки, наполненные каменным или чугунным балластом.
На мягких илистых или мелкопесчаных грунтах хорошо работают железобетонные массивы в виде четырехгранной или многогранной пирамиды (см. рис. 255), так называемые «лягушки» (рис. 256), сегменты (рис. 257). «Лягушки» и сегменты держат не только за счет своего большого веса, но и за счет присасывания, которое возникает благодаря полукруглой выемке в их нижней части.
К числу мертвых якорей направленного действия (рис. 258) следует отнести железобетонный якорь, предложенный в 1961 г. советскими инженерами Р. Г. Мелешковым и Г. М. Ершом. Он выполнен в виде трапеции со сквозным проемом и имеет два ребра, которые оказывают сопротивление силе, вырывающей якорь из грунта. Сосредоточение основной массы якоря в его хвостовой части увеличивает устойчивость якоря против опрокидывания (рис. 259).
Обычно массу мертвых якорей выбирают в зависимости от размеров плавучего сооружения, которое они предназначены удерживать на водной поверхности. Однако у гидрографов и путейцев-водников не всегда под рукой есть твердые нормативы на типы и массу мертвых якорей. Поэтому мертвые якоря из чугуна или железобетона нередко излишне тяжелы. Например, при проектировании судоходной обстановки на Камском водохранилище для установки малых речных буев был рекомендован чугунный сегментный якорь в 250–300 кг. Опыт эксплуатации Камского водохранилища показал, что для установки указанных буев требовался якорь не более 100 кг.
255. «Пирамида»
256. «Лягушка»
257. Сегмент
259. Мертвый якорь Мелешкова и Ерша
260. Железобетонный сегмент Камского водохранилища
258. Мертвый якорь направленного действия
261. Сегмент Саханского
Речники на этом водохранилище крепили средние морские буи высотой 3,15 м не чугунными однотонными якорями, а сегментными якорями из железобетона, которые весили 300 кг. На их изготовление шел цемент марки «500». Состав цементного раствора — 1:3, инертный материал — речной песок. На рис. 260 показан тип железобетонного якоря самой облегченной конструкции, которую применили на Камском водохранилище. Для армирования бетона использовалось круглое железо диаметром 14 мм.
Рамы изготавливали из круглого железа диаметром 16 мм.
Камские сегменты выдержали проверку временем: оказалось, что по прочности они не уступают чугунным якорям, хотя более чем на треть дешевле последних.
А вот как усовершенствовал сегментный чугунный якорь еще в 1907 г. русский гидротехник Н. Саханский (рис. 261). Приварив к краям сегмента широкий обруч, он намного увеличил присасывающую поверхность якоря и повысил его держащую силу. Если в те времена в России изготовление «лягушки» в 150 пудов обходилось в 300 рублей, то стоимость якоря Саханского такой же держащей силы составляла 70 рублей. К сожалению, в наше время якорь Саханского позабыт.
262. Мертвые якоря с усиленной лапой: английский, французский ¦(середина XIX в.) и голландский (XX в.)
Наиболее распространенный мертвый якорь — обычный адмиралтейский якорь со срезанным по веретено одним рогом.
Существуют мертвые якоря с усиленным рогом или увеличенной по площади лапой. Конструкции таких якорей показаны на рис. 262, 263.
На рис. 264 изображен якорь с двумя лапами, работающими в одной плоскости.
В местах, где есть течение и меняется уровень воды, используют железобетонный якорь направленного действия, изображенный на рис. 265. Чтобы он не выламывался из грунта при повышении уровня воды во время прилива, его веретено сделано подвижным.
263. Мертвый якорь с усиленной лапой (ФРГ)
264. Мертвый якорь с двумя усиленными лапами (Нидерланды)
265. Мертвый якорь с подвижным веретеном (две модификации)
Очень часто в качестве мертвого якоря применяют грибовидные якоря, о которых рассказывалось ранее. Для их установки обычно размывают грунт на несколько метров. Уложенный таким образом якорь-гриб становится якорем кругового действия с хорошей держащей силой (рис. 266). Грибовидные якоря для плавучих маяков отличаются зубцами на краях «шляпы» (рис. 267).
Для установки понтонов бурильных снарядов и плавучих нефтяных вышек на неустойчивых илистых грунтах неплохо зарекомендовали себя мертвые якоря, показанные на рис. 268, 269, 270. Первый известен под названием «воздушный змей», по величине держащей силы ему нет равных. Второй запатентован в 1954 г. американским инженером Воренкампом, а третий — чуть позже американцем Бауманом. Эти якоря получили распространение в США при бурении нефтяных скважин на дне Мексиканского залива близ побережья штатов Техас и Луизиана. Они просты, прочны и обладают колоссальной держащей силой. Например, якорь Воренкампа массой 250 кг выдерживает тяговое усилие 70 тс. При этом он зарывается в ил на 15 м. Однако без буйрепа его вытащить невозможно. Размывание же грунта для его подъема дороже самого якоря. Поэтому, когда бурильный снаряд ставят на новую скважину, такие якоря оставляют в грунте.