Винт Митчелла
Винт Митчелла
Ни один из изобретенных в мире якорей не принес столь большого материального вознаграждения автору, как якорь-винт, запатентованный английским гидротехником Митчеллом в 1848 году. За несколько недель до истечения срока действия патента управление порта Ньюкасл-на-Тайне заплатило Митчеллу 2500 фунтов стерлингов за право воспользоваться его изобретением. По тому времени эта сумма — целое состояние.
Незадолго перед этим Митчелл выступил с докладом об изобретенном им винтовом якоре на заседании Общества гражданских инженеров в Лондоне. Он заявил, что если его якорь ввинтить с помощью рычага в грунт на несколько футов и попытаться вырвать его, то придется приложить силу, которая будет способна вытащить массу грунта, составляющую обращенный конус, диаметр основания которого равен диаметру винта. Продемонстрировав принцип устройства и действия винтового якоря на моделях (рис. 142), изобретатель с цифрами в руках доказал, что его якорю-винту по величине держащей силы нет равных. Присутствовавшим на заседании Общества это стало очевидным, ибо все понимали: в условиях рейдовых стоянок кораблей на бочке сила, вырывающая мертвый якорь из грунта, никогда не действует вертикально, и угол приложения этой силы и дуга, образуемая цепью от бочки (бриделем), значительно уменьшают усилие на якорь-винт.
Рис. 142. Модели винтовых якорей
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-на-Тайне 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 тридцать тысяч фунтов стерлингов. Управление порта Ньюкасл-на-Тайне 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 винтовых свай с диаметром винта четыре фута на глубину 22 фута. Сооруженный на них маяк простоял более тридцати лет. Таким же образом построили маяк на реке Вайр при входе в порт Флртвуд. 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» 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!
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.
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.
Все конструкции якорных фундаментов могут использоваться пятьдесят и более раз. 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 глубже, тем он плотнее. В плотных глинистых грунтах и суглинках сцепление между частицами ненарушенного грунта достигает 3–6 кгс/см2, или 30–60 тс/м2.