Пахари льда: как работают ледоколы

Пахари льда: как работают ледоколы
    Ледокол «Ямал» — один из новейших русских арктических судов — пробивается через торосы

На заснеженной глади замерзшей реки копошились много людей. Издали то, что в том месте творилось, возможно было принять за необычный праздник либо кулачный бой стена на стенку. Но приблизившись и присмотревшись, наблюдатель увидел бы, что в перемещениях людей присутствует упорядоченность, характерная совместной работе.

Пара десятков мужиков долбили пешнями борозду во льду, а позже, присоединившись к сотням вторых, впрягались в необыкновенный механизм — долгий, метров двадцати, заостренный ящик, нагруженный в задней части чугунными чушками. Боеприпас, прозванный ледовыми санями, вползал на лед, продавливал его и подминал под себя отколовшиеся глыбы, оставляя за собой пересекающую реку долгую полынью шириной более двух метров.

Так в петровские времена были устроены ледовые паромы, каковые время от времени оснащались еще и пушками. Их ядра дробили лед по ходу парома.

Русская зима, продолжающаяся в северных районах по девять месяцев в году, подстегивала пытливый ум искать необыкновенные методы плавания. В противном случае, что фасадом наша страна выходит в Северный Ледовитый океан, воображающий собой малейшую дорогу из европейской части страны к достаткам Восточной Сибири и Дальнего Востока, заставляло идти через льды с риском для жизни.

В погоне за прибылью

Морское дело, привезенное при Петре I из Англии и Голландии, принесло в русский язык множество новых слов. Но и Российская Федерация обогатила зарубежные языки морским термином: так как и германское Eisbreher, и британское icebreaker сущность кальки с русского слова «ледокол». И обязаны мы этим кронштадтскому муниципальному голове Михаилу Бритневу.

Ясно, что двигали русским заводчиком, державшим на линии Петербург-Ораниенбаум-Кронштадт маленькой флот, не лингвистический интерес и не чистое честолюбие. Путь в Кронштадт пролегает по Финскому заливу, покрытому льдом 120 дней в году. Зимний период в том направлении добирались по замерзшему морю на санях, но до тех пор пока лед узок, сообщение практически прекращалось.

Пытливый предприниматель, привычный с опытом обитателей русского Севера — поморов, каковые более пятисот лет ходили по арктическим морям на собственных древесных суденышках, решил перенять их опыт. Обводы корпуса поморских кочей образовывали в носовой части острый угол примерно в 20−30 градусов. Вот и Бритнев приказал так же переделать носовую часть собственного 60-сильного парохода «Пайлот».

И 25 апреля 1864 года, существенно раньше простого начала навигации, «Пайлот», разламывая подтаявший лед, прошел из Кронштадта в Ораниенбаум, принеся собственному обладателю большой дополнительный доход. Подобно древним «ледяным саням», судно взбиралось на ледовое поле и своим весом разламывало его. Позднее владелец судна приспособил для ледового плавания и второй собственный пароход — «Бой».

Оба корабля прослужили в питерских водах около 25 лет, отработав метод прохождения ледовых полей, что и сейчас применяют все ледоколы, включая суперсовременные ядерные.

В первой половине 70-ых годов XIX века, в то время, когда невиданные морозы сковали европейские северные порты, к Бритневу обратились гамбургские промышленники, и он реализовал им чертежи переоборудованного «Пайлота» за 300 рублей. По этим чертежам был выстроен первый заграничный ледокол Eisbreher I, и конструкция корабля стала широко распространена в мире.

Как раз успех бритневской выдумки подал океанологу русскому и известному флотоводцу адмиралу Макарову идею строительства первого линейного ледокола «Ермак», сыгравшего важную роль в освоении Арктики.

«Орех» среди льдов

В собственной публичной лекции 1897 года «К Северному полюсу — напролом» адмирал Макаров заявил: «Ни одна нация не заинтересована в ледоколах, сколько Российская Федерация. Природа заковала отечественные моря льдами, но техника дает сейчас огромные средства, и нужно признать, что на данный момент ледяной покров не воображает более непреодолимого препятствия судоходству».

Год спустя в британском Ньюкасле был построен «Ермак». Он был выстроен по техническому заданию, созданному под управлением самого Степана Макарова и поддержавшего его рискованный проект известного русского химика Дмитрия Менделеева.

Вправду, как продемонстрировали опробования, «непреодолимого препятствия» северные льды не воображали, и все же сладить с ними выяснилось непросто.

Архимед, само собой разумеется, был прав, утверждая, что на загружённое в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Но во льдах судно еще и подвергается ужасному боковому давлению, которое может раздавить его, как скорлупку. Исходя из этого сечение корпуса ледокола делается в виде бочонка либо ореха, причем ватерлиния обязана пребывать ниже самой широкой части. Тогда льды, стискивающие ледокол, как бы ни старались, будут выталкивать его и не смогут раздавить.

Конечно, к ледоколам используются непотопляемости и повышенные требования прочности. В случае если посмотреть под утолщенную если сравнивать с простым кораблем обшивку, возможно заметить совокупность усиленных балок: стрингеров, шпангоутов — а целый корпус ледокола разделен влагонепроницаемыми переборками на пара герметичных отсеков. В районе ватерлинии обшивка усилена дополнительной полосой — так называемым ледовым поясом.

А для преодоления сопротивления трения корпуса о лед используется пневмоомывающее устройство, прокачивающее через небольшие отверстия в борту пузырьки воздуха.

Скос обводов корпуса в носовой части, примененный изобретателем ледокола Бритневым, употребляется и по сей день. Причем заостряется не только форштевень («шнобель» корабля), но и ахтерштевень, потому, что двигаться во льдах приходится «челночным» методом — «вперед-назад». Примечательно, что первоначально у ледокола «Ермак» было два гребных винта — спереди и позади.

Такую схему адмирал Макаров подсмотрел у американских малых ледоколов, ходивших по Великим озерам. Но первое же столкновение с арктическими льдами продемонстрировало, что передний винт в высоких широтах не ассистент, и ледокол переделали.

В обороне и атаке

Воздействие ледокола отнюдь не ограничивается несложной колкой льда, не смотря на то, что, само собой разумеется, чем большинство окажется поверх ледяного поля, тем дольше плечо рычага и выше эффективность работы. Серьёзна, как было сообщено, и форма «носа», и упор (упорная сила) винтов, и инерционные особенности судна, трудящегося набегами.

Ледокол возможно было бы сравнить с воинским подразделением, имеющим средства и тактику как для обороны, так и для наступления. Для наступления любой ледокол оснащен дифферентной совокупностью. Кратко ее возможно обрисовать как две цистерны — носовую и кормовую, — поочередно наполняемые забортной водой.

На первых ледоколах цистерны были соединены трубой, позднее каждую из них стали оснащать собственной помпой.

Забравшись на ледяное поле, ледокол наполняет водой носовые цистерны и придает дополнительную динамику перемещению сверху вниз. Попеременное заполнение цистерн заставляет его энергично раскачиваться с носа на корму, как действуют колуном, в то время, когда он застревает в полене. Выкачивая воду из носовых цистерн и заполняя кормовые, ледокол стремительнее возвращается на чистую воду, дабы повторить атаку.

Такая же совокупность снабжает и раскачивание судна с борта на борт: с обeих сторон расположены дополнительные цистерны.

Конечно, что все эти действия требуют необыкновенной для любого другого корабля энергонасыщенности. Неудивительно, что достаточно продолжительно ледоколы не могли делать никакой второй морской работы — ни грузовой, ни пассажирской, — не считая проводки судов: все внутреннее пространство этих «бронированных сейфов» занимали запас и двигатель горючего.

Именно основной морской профессией ледокола обусловлена форма его корпуса: он делается широким, дабы остающийся сзади него канал был удобен для прохода ведомых судов. Длину же судна, для лучшей маневренности, стараются уменьшить.

Первые ледоколы были паровыми, с котлами, трудившимися на угле, и паровыми установками. Угля, заполнявшего практически все свободное трюмное пространство, в большинстве случаев хватало дней на тридцать. Случалось, среди маршрута начальник ледокола информировал каравану, что прекращает проводку и уходит в порт пополнять запасы горючего.

Следующим поколением стали дизельные ледоколы, силовые установки которых вращали роторы электрогенераторов. Ток поступал на электромоторы, приводившие в перемещение гребной вал с винтом.

Но для покорения арктических льдов требовалась все громадная мощность, и на смену дизельным пришли ядерные ледоколы, реакторы которых приводят в воздействие парогенераторы, паровые турбины снабжают работу электрогенераторов, а электромоторы — гребных валов с винтами. В трюмах атомоходов место горючего заняли замечательные совокупности защиты от радиации.

По лезвию

Сто сорок лет истории ледоколов очень многое поменяли в их конструкции, более всего возросла их мощь. В случае если мощность двигателей «Ермака» составляла 9,5 тыс. л.с., то вышедший в море приблизительно через пять десятилетий дизель-электрический ледокол «Москва» был в два раза замечательнее — 22 тыс. л.с. Современные ядерные ледоколы типа «Таймыр» запрягают уже 50 тыс. «лошадей».

Из-за трудностей их морской профессии мощность двигательных установок ледоколов в расчете на тонну водоизмещения вшестеро выше, чем у океанских лайнеров. Но кроме того ядерные ледоколы как следует остались теми же — бронированными коробками, наполненными табунами «лошадей». Дело ледоколов — проломить полынью для идущих за ними караванов простых транспортников и танкеров.

Данный принцип организации перевозок возможно сравнить с перемещением барж за буксиром. Но сейчас все больше пользуются спросом самоходные баржи, и морские инженеры стали задумываться о том, как научить транспортные суда самостоятельно ходить во льдах.

Идея стара как мир: еще в 60-х годах XIX века первый русский металлический армейский корабль — броненосную канонерскую лодку «Опыт» постарались переделать по проекту инженера Эйлера в уникальное ледокольное судно. «Опыту» придали носовой таран, установили на борту пара кранов для сбрасывания 20−40-пудовых гирь, а в подводной части устроили «выстрелы» — шесты с укрепленной на них взрывчаткой. Но опробований «Опыт» не выдержал и был опять переоборудован в канонерскую лодку, названную «Миной».

Позднее предпринимались попытки резать лед фрезами либо растапливать, но и они себя не оправдали (не смотря на то, что на ядерных ледоколах «Сибирь» и «Арктика» употребляются вспомогательные устройства нагрева носовой части корпуса). И тогда было решено пробовать поменять не просто метод ломки льда, но сам ледокол, сделав его не «колуном», а «лезвием».

Для этого планировалось перевоплотить корабль в «катамаран», два корпуса которого размешались бы приятель над втором: все грузы поместить в нижнюю, подводную часть, а силовые установки — в надводную, и обе части соединить узкими «ножами», в которых разместятся идущие из корпуса в корпус погрузочно-разгрузочные трубы. Будет ли таковой ледокол-транспортник, неизвестно, но то, что российский ледокольный флот обязан развиваться в дальнейшем, сомнению не подлежит: просторы Заполярья постоянно будут манить собственными достатками.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№19, май 2004).

Галилео. Ледокол (часть 1)


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: