О канатах, цепях и стальном тросе

Сейчас даже трудно себе представить, как сто лет назад моряки парусного флота умудрялись управляться с якорными канатами толщиной 20 см. Калибр якорных канатов измеряли тогда числом дюймов в окружности, и у самых толстых оно достигало 26. Считалось, что для самого большого корабля нужен канат, число дюймов окружности которого равно числу футов осадки судна со всеми припасами.

При подъеме якоря с илистого грунта якорный канат часто выходил из воды облепленным илом или жидкой глиной. Можно представить, насколько неудобно было обращение с ним при выхаживании его шпилем и укладке в бухту. Толстые пеньковые якорные канаты очень долго не просыхали. Выпачканные в клейком иле и уложенные в канатные ящики, они почти все время оставались сырыми, а это значительно укорачивало срок их службы.

Съемка с якоря в те далекие дни занимала много времени даже у самой опытной и искусной команды. Поскольку канат диаметром в 20 см. нельзя было обнести вокруг барабана шпиля, то для выхаживания его применяли более тонкий конец, называвшийся когда-то кабалярингом (или кабаляром). Это слово — русифицированное английское «cable ring» — канатное кольцо. Вокруг шпиля, который на корабле обычно ставился на шканцах (позади грот-мачты), обносили кабаляринг. Его концы разносили по палубе вдоль обоих бортов на бак и соединяли вместе, образуя кольцо. К кабалярингу канатными сезнями крепили сам якорный канат. Матросы часами выхаживали шпиль, упираясь в огромные рукоятки-вымбовки. Иногда при снятии с якоря в работе участвовало до пятидесяти человек. Во время продолжительных якорных стоянок команде приходилось время от времени перепускать канат, чтобы избежать трения на одном и том же месте. Чтобы пеньковые якорные канаты быстро не перетирались, клюзы кораблей отделывали свинцом, а сами канаты нередко обматывали в некоторых местах сорвенями (плетенками из ворсы или парусины). В свежий ветер, когда для безопасности нужно увеличивать длину якорного каната, травить его было трудно и рискованно.

Заметим, что во время шторма близ подветренного берега участь парусного судна всецело зависела не только от якоря, но и от длины вытравленного каната. По этому поводу есть смысл привести цитату из «Морской практики» Е. Березина, изданной в Санкт-Петербурге в 1875 году:

«Усиление держащей силы якоря от увеличения длины каната доказано веками. Замечательный пример пользы этого рассказывает Bonnefolex в своей книге «Manoeuvrier Complet». «В 1805 году. — говорит он, — в Столовой бухте, в один из тех жестоких штормов, которыми славится мыс Доброй Надежды, у французского фрегата «Belle-Pole» последовательно лопнули все канаты, и командир отдал приказание изготовить фор-стеньги-стаксель, чтобы выброситься на берег в более удобном месте, где уже лежали два английских корабля. Вахтенный начальник, имея готовым стоп-анкер, предложил командиру в этот момент попробовать задержаться на стоп-анкере: последний был отдан, первый кабельтов был наставлен вторым, и фрегат остался на одном стоп-анкере, имея около 240 сажень канату».

Как видим, всего-навсего небольшой стоп-анкер и «двойная порция» якорного каната спасли корабль от верной гибели. Однако вытравить нужную часть якорного каната было не так-то просто. Нередко случалось, он сам вытравливался до жвака-галса и обрывался, а корабль, не успев отдать запасные якоря, уже оказывался на камнях. При ледоходе якорные канаты из растительного троса обычно срезало. Зимой, на морозе, они сильно обмерзали и становились хрупкими. Отрезок, примыкавший непосредственно к рыму якоря, при длительных якорных стоянках на каменистом грунте быстро перетирался. Чтобы избежать этого, моряки прикрепляли к рыму (или скобе) якоря сначала отрезок цепи, а потом уже сам канат.

По странной иронии судьбы, эти мытарства с якорными канатами моряки испытывали в течение нескольких столетий после того, как изобрели якорную цепь.

В глубокой древности якорные камни привязывали к веревкам, сплетенным из коры деревьев, кож и сухожилий убитых животных, папируса. Обитатели островов южной части Тихого океана свои якоря прикрепляли к лианам. Потом люди научились изготавливать канаты из волокон растений — конопли, льна, сезаля, агавы и пр. В распоряжении моряков появились пеньковые, сезалевые и манильские растительные канаты.

Оказывается, железная якорная цепь — тоже древнейшее изобретение человечества. Историки утверждают, что ее в IV веке до н. э. приказал внедрить в производство Александр Македонский. Правда, при этом он руководствовался своими мотивами.

В 332 г. до н. э. великий полководец осаждал морскую крепость финикийцев — Тир. Сейчас это небольшой рыбацкий поселок в Ливане. Но в те времена он, занимая островное положение, считался неприступной крепостью, и тиряне решили не сдавать крепость греческому завоевателю. Сначала Александр осадил Тир с моря. По ночам его боевые ныряльщики разрушали подводные заграждения гавани. В ответ на это осажденные совершали смелые вылазки, подплывали к греческим триремам и перерезали якорные пеньковые канаты. Наконец, разозленный полководец приказал заменить канаты железными цепями. Но лишь после того, как солдаты Македонского совершили почти невероятное — засыпали песком пролив, отделявший крепость от берега. — Тир был взят одновременным штурмом с моря и с суши. С тех исторических дней Тир не остров, а полуостров. Железные цепи, которые помогли Александру Македонскому покорить финикийцев, были первыми в истории мореплавания якорными цепями.

Следующее упоминание о якорных цепях из железа относится к 1 веку до н. э., к временам Юлия Цезаря. В своих «Записках о Галльской войне» Цезарь указывает, что видел у галлов на кораблях железные якорные цепи. И ко времени морского похода к Британским островам он позаботился о том, чтобы оснастить свои военные корабли цепями. Несколько лет назад на территории Англии в графстве Уэссекс нашли железный якорь и кусок якорной цепи, сросшейся с известняком.

Шестнадцать столетий понадобилось британцам, чтобы дойти до идеи безвестных галльских кузнецов, продукция которых попала на берега Англии еще в незапамятные времена. Лишь в 1638 году промышленник Филипп Уайт предложил снабдить корабли королевского флота якорь-цепями его изготовления. И даже тогда стоимость цепей показалась британскому Адмиралтейству слишком высокой, и предложение Уайта было отклонено.

Говорят, что одним из первых решился поставить железные якорь-цепи на свой фрегат «Эндевер» Джемс Кук, отправляясь в свое знаменитое плавание (1768–1771 годы). Но в основной массе капитаны тех времен боялись расстаться с привычным канатом и вверить судьбу своего корабля непрочной и тяжелой цепи. Над преимуществом якорной цепи они задумались после одного происшествия в Лондоне. В 1808 году английский заводчик Роберт Флин изготовил якорные цепи для только что спущенного на воду военного корабля «Анна и Изабелла». На них и поставили судно, приведенное на Темзу. На следующий день приливное течение принесло в реку много льда. Якорные канаты почти всех стоявших поблизости кораблей оказались перерезанными. Чтобы сильное течение не снесло корабли на мель, капитаны стали пришвартовывать свои суда к «Анне и Изабелле», которая благополучно продолжала стоять на двух якорях. Около десятка судов удержали цепи Флина.

Спустя несколько лет английским морякам еще раз довелось убедиться в преимуществе якорной цепи перед пеньковым канатом. Однажды во время внезапно налетевшего шторма из тринадцати стоявших на якоре у мыса Данженесс судов удержалось только одно с железной цепью. Канаты остальных лопнули.

Замена растительных канатов на цепи шла медленно. Не всякая фирма, занимавшаяся производством цепей, могла выпускать их с нужным сечением звеньев: техника кузнечно-горновой сварки не была еще достаточно освоена. Например, в двадцатых годах прошлого века поперечное сечение звена самой крупной якорной цепи было всего полтора дюйма. К середине минувшего столетия сечение звена якорных цепей удалось увеличить до 2,5 дюйма [2]. С возникшим спросом на якорные цепи между заводчиками Англии началась бешеная конкуренция. В погоне за прибылью промышленники не успевали проводить испытания каждой партии выпускаемой продукции. Вместо этого они устраивали демонстрационные испытания уже проверенных цепей, и, конечно, по сравнению с обычными канатами эти цепи выигрывали. Только за десять лет, с 1873 по 1883 год, английские заводчики продали 16 500 г якорных цепей. Их общая длина составила более 6000 морских миль, а стоимость — 24 миллиона золотых рублей.

Выпуская якорные цепи, промышленники нередко забывали старинную поговорку: «Прочность цепи равна прочности ее самого слабого звена». И слишком часто лопнувшее звено якорной цепи приводило к авариям и кораблекрушениям. Событием, которое привлекло внимание общественного мнения к изготовлению якорных цепей, суждено было стать катастрофе с кораблем «Роял Чартер». Этот великолепный корабль на подходе к Ливерпулю встретил свежий северо-восточный ветер, который скоро перешел в шторм. Капитан принял единственное при сложившихся обстоятельствах решение: отстояться на якоре. «Роял Чартер» отдал оба становых якоря, вытравил цепи до жвака-галса, его паровая машина мощностью 200 л. с. работала на полных оборотах. Шторм уже начал стихать, когда лопнула одна из якорных цепей. Спустя несколько минут лопнула вторая цепь… Слабая паровая машина не смогла противостоять силе ветра. Выброшенный на мель «Роял Чартер» переломился пополам. У отвесных скал в прибрежных бурунах погибло около пятисот человек.

О трагедии «Роял Чартера» писали все газеты и журналы страны, а писатель Чарльз Диккенс показал жуткую драму гибели этого корабля в своем рассказе «Некоммерческий путешественник».

Пед давлением общественного мнения Регистр Ллойда в том же 1859 году выработал и провел актом через парламент требования о предварительных испытаниях якорных цепей перед поставкой их на английские суда. Спустя два года в Лондоне начала работать первая лаборатория для испытания на растяжение якорных цепей, изготавливаемых в Англии. Проба цепей на разрыв была введена в Англии только в 1879 году.

Хотя моряки и начали понимать преимущества якорных цепей, они долго не решались расстаться с привычным якорным канатом. Говорили: цепь не эластична, вместо того чтобы пружинить на волне, она будет резкими рывками выламывать якорь из грунта, а вес ее огромен в сравнении с весом обычного каната из растительного троса. Но скоро выяснилось: провисание цепи компенсирует отсутствие эластичности. Сила рывков, неизбежно возникающая при стоянке судна во время волнения, гасится за счет выпрямления провисшей цепи между кораблем и якорем, а большой вес цепи способствует устойчивому грунтозацепу. Ведь отрезок цепи, примыкающий непосредственно к якорю, ложится на грунт, создавая дополнительное сопротивление и, главное, не позволяя веретену якоря подниматься. Тяжелая железная цепь автоматически решила задачу, которая некогда побудила римлян делать свинцовые штоки: пеньковые канаты римских кораблей не могли заставить веретено якоря принять горизонтальное положение.

Правда, у якорных цепей скоро обнаружился таинственный недостаток: иногда они обрывались, даже при умеренном ветре. Испытанная цепь зачастую выдерживала ураганный ветер, а потом неожиданно лопалась. Как правило, это происходило после нескольких следующих одна за другой якорных стоянок на сильном волнении. Так моряки впервые столкнулись с наклепом — изменением кристаллической структуры металла, происходившим из-за частых и сильных рывков цепи при длительной стоянке в штормовых условиях и делавшим звенья хрупкими. Не сразу поняли моряки суть этого явления, и не сразу нашли кузнецы способ восстанавливать прочность цепи. Гораздо позднее стали производить отжиг: протаскивать цепь через печь, разогревать до темно-вишневого цвета и потом медленно охлаждать под слоем древесной золы. В наши дни наклеп уже не угрожает прочности якорных цепей.

Мало было изучено в те годы и явление разрушительного действия гальванического тока, нередко возникавшее на железных якорных цепях в случаях, если они длительное время соприкасались с медной обшивкой подводной части корпуса судна. Вот как об этом сказано в книге «Первое продолжение обзора заграничных плаваний судов русского военного флота 1868–1877 гг., том II», изданной в Санкт-Петербурге в 1879 году:

«На Гонгконгском рейде обязательно стоят фертоинг; на клипере «Всадник» (в 1876 г.) по поднятии якорей оказались проржавленными звенья обоих канатов по всему протяжению второго смыка, т. е. начиная с 12 1/2 и до 25 сажень. При этом образовались на каждом звене глубокие раковины правильного вида, подобно образующимся от влияния гальванического тока на железе броненосных судов, обшитых медью. Командир полагает, что во время продолжительной стоянки фертоинг каждый раз, при приливе и отливе, один из канатов был слишком близок к медной обшивке, отчего явился гальванический ток, разрушительно действовавший на канаты. Для разъяснения этого обстоятельства была назначена судовая комиссия, которая пришла к тому же заключению. Поврежденные части каната отклепаны, но на клипере осталось еще достаточно канату, а именно около 300 сажень».

Сейчас подавляющее большинство морских судов мира оборудовано сварными или литыми цепями с контрафорсами. На рис. 46 показаны используемые варианты соединения якоря с якорной цепью. По калибру самой большой в мире якорь-цепью считается цепь американского авианосца «Саратога». Длина каждой его якорь-цепи 660 м, ее общий вес 246 т. Каждое звено с контрафорсом весит 163 кг, его длина 71 см, ширина 43 см [45, 77].

Рис. 46. Варианты соединения якоря с якорной цепью:

а — веретено якоря, скоба якоря, скоба концевая, концевое звено без распорки, увеличенное звено о распоркой, общие звенья с распорками;

б — веретено якоря, скоба якоря, концевое звено без распорки, увеличенное звено с распоркой, соединительное звено, общие звенья с распорками;

в — веретено якоря, скоба якоря, якорная скоба Кентера, общие звенья с распорками, соединительное звено Кентера, общие звенья с распорками;

г — веретено якоря, скоба якоря, якорная скоба Кентера, соединительное звено Кентера, общие звенья с распорками, вертлюг, соединительное звено Кентера, общие звенья с распорками;

д — веретено якоря, скоба якоря, якорная скоба Кентера, вертлюг, соединительное звено Кентера, общие звенья с распорками;

е — веретено якоря, скоба-вертлюг якоря, увеличенное звено с распоркой, соединительное звено Кентера, общие звенья с распорками

Обычно морские суда становятся на якорь на глубинах менее 100 м, вытравливая такое число смычек, чтобы их общая длина составляла от 4 до 6 глубин.

Небезынтересно вспомнить, что во времена парусного флота моряки руководствовались правилами: «Сажень якорного каната на каждый фут глубины под килем».

Ну, а как же быть, если необходимо отдать якорь на глубине 1000 м. Конечно, обычные морские транспортные суда на такой глубине якорь не отдают, но рыбопромысловым и научно-исследовательским судам это делать приходится. В таких случаях применяют стальной или синтетический трос. Стальной якорный канат широко используется и на судах технического флота, малых морских судах, речных, озерных, спортивных и других малых судах.

Обычно считают, что проволочный канат — изобретение средних веков. Но это не так. При раскопках в Помпеях ученые нашли 4,5 м проволочного каната, состоящего из трех бронзовых стрендей по 19 проволок диаметром 0,7 мм в каждой. По-видимому, жители города использовали бронзовый трос на лебедке колодца. В древних рукописях есть указания на то, что в Китае проволочные канаты применялись при строительстве висячих мостов полторы тысячи лет назад.

Заметим, что до изобретения вальцевания проволоку в древности изготавливали кузнечным способом: тонкие листы металла вручную разрезались на узкие полосы. Кусок золотой проволоки, полученной в результате такого кропотливого труда, найден при раскопках в Ниневии. Когда-то золотая проволока служила древним головным украшением.

Первое в истории упоминание о прокатке проволоки мы находим в рукописной книге вестфальского монаха Феофила (1100 год), а сведения о первой попытке прокаливания протянутой проволоки для устранения ее жесткости встречаются в письменных источниках XV века. В исторической морской литературе нет каких-либо источников, свидетельствующих об использовании проволочных тросов как якорных канатов до начала XIX века. В период Средневековья проволочные канаты применялись для строительства замков и крепостей. В шахтах и рудниках Европы металлические тросы появились лишь в начале XIX века. Раньше всего промышленное производство проволочных тросов началось в Англии. В 1832 году англичане для свивания металлического троса применили станок, на котором вили обычные пеньковые тросы. Первую в мире специальную установку для металлического троса построил австрийский инженер Вурм в Вене. Сначала проволочные тросы изготавливали из железа, прокаленного на древесном угле. Предел сопротивления на разрыв у этих тросов не превышал 30–40 кгс/мм2. Изобретения Бессемера и Сименса-Мартена позволили увеличить эту цифру до 70 кгс/мм2. Сейчас у наиболее прочных стальных тросов сопротивление на разрыв — 240 кгс/мм2.

Однако каким бы прочным ни был стальной трос, для постановки судна на якорь на глубине свыше 3000 метров он не годится: оборвется под своим весом. Поэтому для глубоководных якорных стоянок применяют особый, конический трос и специальные якорные лебедки. И здесь рекорд принадлежит советскому экспедиционному кораблю «Витязь» [37]. В апреле 1957 года, в Международный геофизический год, это замечательное судно для выполнения научных опытов стало на якорь в Тихом океане на глубине 7690 м. В мае того же года «Витязь» отдал якорь у южной части Курило-Камчатской впадины, на глубине 9600 метров. Для этих рекордных постановок понадобился трос крестовой свивки состоящий из отдельных кусков длиной от 950 до 4400 м. Диаметр составных кусков троса уменьшался от 25 до 14 мм. Общий вес его превысил 15 т. На глубину 9600 м было вытравлено 12,8 км троса. При этом использовалось два адмиралтейских якоря весом 250 и 300 кг, разнесенные один от другого на 50 м. Вместо брашпиля работала глубоководная якорная лебедка, созданная еще в 1947 году советскими инженерами Я. Л. Немцем и И. П. Крутиковым.

Максимальная глубина, на которой стало на якорь иностранное судно — 7503 м На этой глубине в июле 1956 года отдало якорь французское исследовательское судно «Калипсо», которым тогда командовал Кусто. Вместо стального конического троса французы использовали найлоновый канат.

Дальнейшее продолжение рассказа о цепях и синтетических тросах заставило бы нас выйти за рамки рассматриваемой темы и нарушило бы течение нашего повествования. Мы коснулись этого вопроса, поскольку якорь как приспособление немыслим без соединяющих его с судном цепи или троса.