Пахари льда: как работают ледоколы
Пахари льда: как работают ледоколыАлександр ЛевинскийНа заснеженной глади замерзшей реки копошились сотни людей. Издалека то, что там творилось, можно было принять за странный праздник или кулачный бой стенка на стенку. Однако приблизившись и присмотревшись, наблюдатель заметил бы, что в движениях людей присутствует упорядоченность, свойственная совместной работе. Несколько десятков мужиков долбили пешнями борозду во льду, а потом, присоединившись к сотням других, впрягались в необычный механизм – длинный, метров двадцати, заостренный ящик, нагруженный в задней части чугунными чушками. Снаряд, прозванный ледовыми санями, вползал на лед, продавливал его и подминал под себя отколовшиеся глыбы, оставляя за собой пересекающую реку длинную полынью шириной более двух метров.Так в петровские времена были устроены ледовые паромы, которые иногда оснащались еще и пушками. Их ядра дробили лед по ходу парома.Русская зима, длящаяся в северных районах по девять месяцев в году, подстегивала пытливый ум искать необычные способы плавания. А то, что фасадом наша страна выходит в Северный Ледовитый океан, представляющий собой кратчайшую дорогу из европейской части страны к богатствам Восточной Сибири и Дальнего Востока, заставляло идти через льды с риском для жизни.В погоне за прибылью Морское дело, привезенное при Петре I из Голландии и Англии, принесло в русский язык множество новых слов. Однако и Россия обогатила иностранные языки морским термином: ведь и немецкое Eisbreher, и английское icebreaker суть кальки с русского слова «ледокол». И обязаны мы этим кронштадтскому городскому голове Михаилу Бритневу.Понятно, что двигали русским заводчиком, державшим на линии Петербург–Ораниенбаум–Кронштадт небольшой флот, не лингвистический интерес и не чистое честолюбие. Путь в Кронштадт пролегает по Финскому заливу, покрытому льдом 120 дней в году. Зимой туда добирались по замерзшему морю на санях, однако пока лед тонок, сообщение почти прекращалось.Пытливый предприниматель, знакомый с опытом жителей русского Севера – поморов, которые более пятисот лет ходили по арктическим морям на своих деревянных суденышках, решил перенять их опыт. Обводы корпуса поморских кочей образовывали в носовой части острый угол приблизительно в 20–30 градусов. Вот и Бритнев приказал так же переделать носовую часть своего 60-сильного парохода «Пайлот». И 25 апреля 1864 года, значительно раньше обычного начала навигации, «Пайлот», ломая подтаявший лед, прошел из Кронштадта в Ораниенбаум, принеся своему владельцу немалый дополнительный доход. Подобно древним «ледяным саням», судно взбиралось на ледовое поле и своим весом ломало его. Позже судовладелец приспособил для ледового плавания и другой свой пароход – «Бой». Оба корабля прослужили в питерских водах около 25 лет, отработав способ прохождения ледовых полей, который и сегодня используют все ледоколы, включая суперсовременные атомные.В 1871 году, когда небывалые морозы сковали европейские северные порты, к Бритневу обратились гамбургские промышленники, и он продал им чертежи переоборудованного «Пайлота» за 300 рублей. По этим чертежам был построен первый заграничный ледокол Eisbreher I, и конструкция корабля получила широкое распространение в мире.Именно успех бритневской затеи подал известному русскому флотоводцу и океанологу адмиралу Макарову идею строительства первого линейного ледокола «Ермак», сыгравшего серьезную роль в освоении Арктики.«Орех» среди льдовВ своей публичной лекции 1897 года «К Северному полюсу – напролом» адмирал Макаров заявил: «Ни одна нация не заинтересована в ледоколах, сколько Россия. Природа заковала наши моря льдами, но техника дает теперь огромные средства, и надо признать, что в настоящее время ледяной покров не представляет более непреодолимого препятствия судоходству».Год спустя в английском Ньюкасле был спущен на воду «Ермак». Он был построен по техническому заданию, разработанному под руководством самого Степана Макарова и поддержавшего его рискованный проект знаменитого русского химика Дмитрия Менделеева.Действительно, как показали испытания, «непреодолимого препятствия» северные льды не представляли, и все же сладить с ними оказалось непросто.Архимед, конечно, был прав, утверждая, что на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Однако во льдах судно еще и подвергается чудовищному боковому давлению, которое может раздавить его, как скорлупку. Поэтому сечение корпуса ледокола делается в виде бочонка или ореха, причем ватерлиния должна находиться ниже самой широкой части. Тогда льды, стискивающие ледокол, как бы ни старались, будут выталкивать его и не смогут раздавить. Естественно, к ледоколам применяются повышенные требования прочности и непотопляемости. Если заглянуть под утолщенную по сравнению с обычным кораблем обшивку, можно увидеть систему усиленных балок: стрингеров, шпангоутов... – а весь корпус ледокола разделен водонепроницаемыми переборками на несколько герметичных отсеков. В районе ватерлинии обшивка усилена дополнительной полосой – так называемым ледовым поясом. А для преодоления сопротивления трения корпуса о лед применяется пневмоомывающее устройство, прокачивающее через мелкие отверстия в борту пузырьки воздуха.Скос обводов корпуса в носовой части, примененный изобретателем ледокола Бритневым, используется и сейчас. Причем заостряется не только форштевень («нос» корабля), но и ахтерштевень, поскольку двигаться во льдах приходится «челночным» способом – «вперед-назад». Интересно, что первоначально у ледокола «Ермак» было два гребных винта – спереди и сзади. Такую схему адмирал Макаров подсмотрел у американских малых ледоколов, ходивших по Великим озерам. Однако первое же столкновение с арктическими льдами показало, что передний винт в высоких широтах не помощник, и ледокол переделали.В атаке и оборонеДействие ледокола отнюдь не исчерпывается простой колкой льда, хотя, конечно, чем большая часть окажется поверх ледяного поля, тем длиннее плечо рычага и выше эффективность работы. Важна, как было сказано, и форма «носа», и упор (упорная сила) винтов, и инерционные свойства судна, работающего набегами.Ледокол можно было бы сравнить с воинским подразделением, имеющим средства и тактику как для обороны, так и для наступления. Для наступления каждый ледокол оснащен дифферентной системой. В нескольких словах ее можно описать 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 движению сверху вниз. Попеременное заполнение цистерн заставляет его энергично раскачиваться с носа на корму, как действуют колуном, когда он застревает в полене. Выкачивая воду из носовых цистерн и заполняя кормовые, ледокол быстрее возвращается на чистую воду, чтобы повторить атаку.Такая же система обеспечивает и раскачивание судна с борта на борт: с обeих сторон расположены дополнительные цистерны.Естественно, что все эти действия требуют необычной для любого другого корабля энергонасыщенности. Неудивительно, что достаточно долго ледоколы не могли выполнять никакой другой морской работы – ни грузовой, ни пассажирской, – кроме проводки судов: все внутреннее пространство этих «бронированных сейфов» занимали двигатель и запас топлива. Как раз основной морской специальностью ледокола обусловлена форма его корпуса: он делается широким, чтобы остающийся позади него канал был удобен для прохода ведомых кораблей. Длину же судна, для лучшей маневренности, стараются уменьшить.Первые ледоколы были паровыми, с котлами, работавшими на угле, и паровыми установками. Угля, заполнявшего почти все свободное трюмное пространство, обычно хватало дней на тридцать. Случалось, посреди маршрута командир ледокола сообщал каравану, что прекращает проводку и уходит в порт пополнять запасы топлива.Следующим поколением стали дизельные ледоколы, силовые установки которых вращали роторы электрогенераторов. Ток поступал на электромоторы, приводившие в движение гребной вал с винтом.Но для покорения арктических льдов требовалась все большая мощность, и на смену дизельным пришли атомные ледоколы, реакторы которых приводят в действие парогенераторы, паровые турбины обеспечивают работу электрогенераторов, а электромоторы – гребных валов с винтами. В трюмах атомоходов место топлива заняли мощные системы защиты от радиации.
Другие файлы:
От «Добрыни Никитича» до «Отто Шмидта». Ледоколы проекта 97 и их модификации.
Название: От «Добрыни Никитича» до «Отто Шмидта». Ледоколы проекта 97 и их модификации.Морская Коллекция № 8 - 2009Приложение к журналу «МОДЕЛИСТ-КОНС...
Советские атомные ледоколы
В альбоме представлены атомные ледоколы Мурманского пароходства начиная с ледокола Ленин и кончая ледоколом "Таймыр" Даны характеристики ледоколов, их...
Моделирование образования льда
Ознакомление с основными условиями формирования льда. Метеорологический расчет даты появления льда на реках, критической температуры образования ледос...
Наука о льде
В книге известного японского физика просто и доступно излагаются современные сведения по физике, химии и механике льда, Рассказывается о круговороте в...
Механизм образования льда в тканях растений. Переохлаждение
Анализ особенностей механизма образования льда в тканях разных растений. Процессы, происходящие при медленном промерзании в межклеточниках и клеточных...
