Начавшееся где-то в середине XV века использование энергии текущей и падающей воды посредством водяных колесных двигателей имело для развития металлургии такое же значение, как триста лет спустя применение силы пара. Человек наконец научился применять водяные мельницы для приведения в действие кузнечных молотов и использовать водяную энергию для движения мехов, рычаги которых он соединил с колесами водяных мельниц. Благодаря более мощным воздуходувным приспособлениям в плавильных печах одновременно с вязкой крицей стали получать жидкий металл — чугун. Кузнецы, поняв, наконец, пользу чугуна, додумались получать из него железо. Когда они освоили этот процесс, то оказалось, что он даже производительнее прямого восстановления руды. Для этого они приспособили горны и печи, получившие название «переделочных» или '«кричных» печей. За горнами и печами, в которых по-прежнему железо получали из руд, установилось название «сыродутных». В кричном способе переделки чугуна происходит окисление путем выжигания имеющегося в чугуне углерода кислородом воздуха и шлака. Кричное железо было намного доброкачественнее пудлингового, оно лучше сваривалось. Пудлинговое же было подвержено окислению, что снижало качество сварки. Потом из кричного железа научились лить высокосортную сталь, а плавильные печи заменили более экономичными печами — полудоменными. Это позволило якорным мастерам улучшить их продукцию.
Хотя металлургия и кораблестроение к концу XVII века сделали значительные сдвиги в своем развитии, якорь никаких изменений не претерпел. В принципе он остался таким, каким мы видим его на колонне Траяна в Риме. Правда, якоря, изготовлявшиеся в разных странах, немного отличались друг от друга. Нередко рога делали совершенно прямыми от веретена до конца лапы. Некоторые мастера придавали рогам изогнутую форму в виде дуги окружности, делая в середине наружного обвода рогов выступающее острое образование (пятку). Разными были и углы отгиба рогов от веретена, и площадь лап. В одних случаях шток делался в сечении квадратным, в других — круглым или овальным. Короче, каждый мастер руководствовался своим личным опытом или опытом своего учителя (рис. 45). Каковы наивыгоднейшие формы и пропорции отдельных частей якоря, толком никто не знал.
Рис. 45. Якорь конца XVII века
В 1737 году Парижская Академия наук этот вопрос предложила решить математикам. Лучше всех с поставленной задачей справился И. Бернулли: его так называемый «Мемуар о якорях» был удостоен высшей академической премии. Изданный в Париже «Мемуар» И. Бернулли мизерным тиражом до якорных мастеров, к сожалению, не дошел. Они продолжали брать пропорции якоря по своему разумению. Вот пропорции русского якоря XVIII века. Длину веретена якоря брали равной 3/8 наибольшей ширины судна (названия частей якоря даны на рис. 48). Длина каждого рога составляла 3/8 длины веретена. Длина лапы равнялась половине длины рога, а ширина — 1/5 длины последнего. Окружность веретена у тренда — 1/5 длины веретена. Окружность веретена у штока — 2/3 окружности веретена у тренда. Иногда толщину веретена у тренда брали равной 1/14 части его длины. Толщина рогов у тренда равнялась толщине веретена у тренда, а толщина рогов у начала лапы была равна наименьшему диаметру веретена. Каждый рог с веретеном составлял угол от 40 до 60 градусов и до половины своей длины был круглым. Остальная половина рога делалась четырехгранной и проходила под лапой. Как правило, лапам якорей придавали треугольную форму, но иногда они делались сердцевидными или овальными.
Носок — оконечность рога — обычно выступал немного за лапу. Веретено чаще всего делали круглым, но сечение его верхней части всегда квадратное. Длина этой части веретена составляла 1/6, толщина — 1/20 длины веретена. На верхнюю его часть насаживался деревянный шток, для крепления которого на боковых гранях веретена делали полки или квадратные шипы — «орехи» или «заплечики».
Примерно до XVIII века шток делали из одного деревянного бруса с квадратным отверстием в середине. Позже появились штоки из двух кусков деревянного (обычно дубового) бруса, которые скреплялись между собой 4–8 бугелями. Как правило, длина штока равнялась длине веретена (от пятки якоря до рыма). Толщина штока у «заплечиков» принималась из расчета один дюйм на каждый фут длины веретена, а толщина штока на концах — из расчета 1/2 дюйма на каждый фут длины штока. Иногда толщину штока в середине брали равной 1/12 его длины. Верхняя грань штока делалась ровной и шла строго перпендикулярно к веретену. Нижние грани штока сбегали к его концам, где их толщина становилась вдвое меньше, чем в середине. Над штоком, в верхнем конце веретена пробивалось отверстие для якорного рыма. Толщина рыма равнялась половине толщины шеймы веретена, а диаметр — ее длине [13, 18, 29].
Многовековой опыт выработал целый ряд правил и формул, по которым можно было весьма точно установить необходимый вес якоря для строящегося корабля. В наши дни судостроители для выбора веса якоря пользуются таблицами классификационных обществ — Регистра СССР, Регистра Ллойда, Бюро Веритас и т. д.
Советский кораблестроитель академик В. Л. Поздюнин в своей книге «Судовые устройства» рекомендовал определять вес становых якорей по формуле G = CD2/3, где G — вес станового якоря в килограммах; С — коэффициент, равный 8-12,5 в зависимости от водоизмещения судна. Для судов водоизмещением от 800 до 1500 т С = 10,0-12,5, а для судов водоизмещением от 15000 до 42000 т — С = 8-11,5; D — водоизмещение судна в тоннах.
А вот как выбирали этот вес во времена парусного флота:
«Для установления веса якоря, соответствующего размерам корабля, надо площадь миделя умножить на 3 и, уменьшив полученное произведение на 1/6 часть его, результат принять за вес якоря в пудах».
«Вес якоря в пудах должен соответствовать 1/4 площади погруженной части миделя судна, выраженной в квадратных футах».
«Куб из 2/5 ширины корабля в футах, разделенный на 33, дает вес самого большого якоря — плехта — в пудах, полагая, что пуд содержит 33 голландских фунта».
Вес штока не должен был превышать 1/5 части веса самого якоря [9, 13, 18].
На военных линейных кораблях XVIII и середины XIX веков было несколько якорей, и в зависимости от веса и назначения они носили определенные названия. Четыре из них — становые — в плавании хранились по-походному под крамболами попарно. Пятый, примерно такого же веса, лежал без штока, как запасной, в трюме за грот-мачтой. Кроме этого, на корабле было еще несколько малых якорей — верпов. Они служили для снятия корабля с мели, передвижения в безветрие и против течения на реках. До появления на флоте паровой машины верпам придавали огромное значение: для парусников это был единственный способ двигаться против течения без помощи ветра. Завозку верпов на шлюпках и выхаживание шпиля можно поистине назвать сизифовым трудом!
Вес верпов также определяли по эмпирическим правилам. Самый большой верп — стоп-анкер — делали обычно в 1/4 часть веса самого тяжелого станового якоря корабля. Если кораблю полагалось, в зависимости от его класса, нести на борту пять верпов, то их вес составлял от веса станового якоря 1/7, 1/8, 1/9, 1/10 и 1/14 часть. Если нужно было снабдить корабль четырьмя верпами, то их вес равнялся 1/6, 1/8, 1/10 и 1/12 части. Если на судне было всего два верпа, то их вес составлял 1/6 и 1/10 части. Если же получался лишь один верп, его вес принимался равным 1/8 части веса самого тяжелого станового якоря.
Изучая старинные учебники морской практики, можно сделать вывод: величина держащей силы описанных выше якорей составляла 8-20 кг на один килограмм веса якоря. В наши дни величину держащей силы якоря, который теперь мы называем адмиралтейским, принято считать в среднем 6-12 кг на каждый килограмм его веса. Не так уж много…
Впрочем, и 12 кг вполне устраивали моряков, ибо гораздо больше на протяжении четырнадцати столетий их беспокоила прочность этого якоря… Очень часто жизнь моряков зависела только от прочности соединения рога с веретеном. Большинство кораблекрушений близ берегов происходило именно из-за перелома рога в стыке с нижней частью веретена. В наши дни пресса то и дело сообщает о находках старых якорей. И редкому репортеру газеты приходит в голову мысль, что якорь со сломанным рогом, найденный развлекающимися аквалангистами близ скалистого берега, — последний немой свидетель трагедии — кораблекрушения на подветренных скалах и памятник людям, которым судьба не уготовила даже могилы…