Семен Белкин - Сокрушающие лёд
Льды… сомкнутыми рядами наступают они на корабль, осмелившийся нарушить их вековой покой. И с тех пор, как люди начали выходить в северные студеные моря, они старались создать корабль, который бы смог противостоять слепому и яростному натиску полярных льдов. Неравной была эта борьба. Мы видели, сколько жертв — людей и кораблей — полегло на пустынном и безмолвном поле боя, где неоткуда было ждать помощи, где можно было надеяться только на себя и свой корабль. Не случайно великий Амундсен, посвятивший всего себя полярным исследованиям и нашедший вечный покой в пучине арктических морей, обратился к Арктике с такими словами:
«Белое пространство! Что ты сделало со многими гордыми судами, которые держали путь прямо в твое сердце, чтобы никогда больше не вернуться домой? Куда ты их девало? — спрашиваю я. Никаких следов, никаких знаков, — одна лишь белая пустыня».
Но люди упорно боролись. В этой бескомпромиссной борьбе со стихией, которая, кстати, не прекратилась и по сей день, кораблестроители стали применять все более крепкие материалы, более надежные конструкции: сначала деревянные, потом железные и, наконец, из высокопрочной стали. Сказочно возросла мощность двигателей, на борьбу со льдами были брошены самые современные виды энергии, включая атомную.
Казалось бы, человек победил: ведь сегодня мы способны изготавливать такие металлы, такие сплавы, которые выдерживают космические перегрузки, чудовищный жар и холод. Мы можем создавать судовые двигатели мощностью в сотни тысяч лошадиных сил. Да и вообще какие могут быть сомнения в могуществе человека после того, как ледокол своим ходом пробился к полюсу?
И все-таки мы должны признаться, что до полной победы над полярными льдами еще далеко. Мы пока не в состоянии идти сквозь ледовые поля, не разбирая дороги, а вынуждены искать самые слабые места, выбирать очень сложные трассы, разрабатывать маршруты арктических рейсов как сложную военную операцию, в которой подчас можно победить не грубой силой, а хитростью, умением, высокой маневренностью, хорошо поставленной службой разведки.
Любое судно имеет свою генеральную идею, главную цель, которой подчинено все остальное. Так, для пассажирского лайнера главное — это комфорт и безопасность пассажиров. Поэтому в центре внимания проектировщиков и строителей находится надстройка судна с ее удобными каютами, танцевальными залами, дискотеками, салонами и плавательными бассейнами. Не меньше внимания уделяется вопросам деления корпуса на водонепроницаемые отсеки, обеспечению судна противопожарными, спасательными средствами и прочим мерам безопасности.
Для грузовых судов главное — это предусмотреть вместительные трюмы, поэтому усилия конструкторов направлены на распределение подпалубных объемов, создание максимально больших грузовых помещений, вооружение судна необходимыми грузовыми средствами.
Для ледокола же главная задача — это сокрушать лед, расчищать путь караванам транспортных судов, и этой генеральной цели подчинено все, что есть на судне: и сам корпус, и его машины, системы, устройства, механизмы.
Механика разрушения льда специальным кораблем состоит в том, что он своим корпусом наползает на лед и раскалывает его своей тяжестью. При этом ледокол действует как громадный рычаг: чем большая часть корпуса наползает на лед, тем больше плечо рычага, тем эффективнее его работа, тем более толстый лед он способен проломить.
От чего же зависит степень наползания корпуса на лед? Во-первых, от формы носа, во-вторых, от мощности силовой установки, точнее, от упора гребных винтов и, в-третьих, от инерционных свойств судна, а точнее, от его массы (при работе ледокола набегами).
Чтобы помочь носовой оконечности ледокола проломить толстый лед, очень важно иметь возможность временного увеличения ее тяжести при помощи дополнительного груза, особенно если этот дополнительный груз прикладывается не постепенно, а динамически, мощным ударом.
Так мы с вами выявили основные особенности ледокола, арсенал его активных, наступательных средств. Рассмотрим каждый из этих элементов в отдельности.
Форма корпуса ледокола необычная, особенно форма носовой оконечности. Обводы корпуса в носовой части образуют скос под углом 20–30 градусов.
Впервые эту форму применил изобретатель ледокола кронштадский предприниматель М. О. Бритнев, который своим изобретением, по существу, создал новый тип судна (об этом изобретении у нас будет еще возможность поговорить более подробно). Окончательно «ледокольную» форму носа развил и усовершенствовал С. О. Макаров — создатель «Ермака», вошедшего в историю судостроения как «дедушка ледокольного флота».
Поскольку при работе ледоколу приходится двигаться не только вперед, но и назад, ахтерштевню так же, как и форштевню, придают уклон около 30 градусов.
В сечении корпус имеет форму бочонка, чтобы сжимающим его льдам не за что было зацепиться. Тогда зажатое судно не подвергается разрушительным воздействиям (сжатиям) льда, а выжимается вверх, однако при этом должно быть соблюдено условие, чтобы ватерлиния проходила ниже самой широкой части судна.
Одна из важнейших характеристик ледокола — ширина корпуса, так как от нее зависит ширина канала, который ледокол прокладывает в ледовом поле для проводки судов.
Длину ледокола, напротив, стараются уменьшить, потому что отношение длины корпуса к ширине определяет маневренные качества судна: чем меньше это отношение, тем выше его маневренность, тем быстрее оно может вовремя уклониться от столкновения с большой льдиной, войти в просвет между двумя льдинами, быстрее осуществить околку своих подопечных судов.
Для ледокола характерна исключительно высокая прочность корпуса, что достигается применением особо прочных сталей, мощных конструкций. Если снять с корпуса наружную обшивку, значительно более толстую, чем обшивка других судов, то мы увидим целую систему взаимно переплетающихся балок: шпангоутов, стрингеров, флоров, бимсов, которые воспринимают огромные нагрузки, действующие на корпус.
В районе переменной ватерлинии, то есть там, где корпус подвержен наиболее интенсивному воздействию льдин, предусмотрен так называемый ледовый пояс: усиленная обшивка толщиной в несколько десятков миллиметров.
Самое уязвимое место у ледокола — винто-рулевой комплекс, он больше всего страдает при столкновении со льдинами. Поэтому форму кормовой оконечности выбирают такую, чтобы руль и гребные винты были по возможности защищены от ледовой агрессии.
Повышенные требования предъявляются к непотопляемости ледокола. Его корпус разделяют водонепроницаемыми переборками таким образом, чтобы при затоплении двух смежных отсеков корабль оставался на плаву.
На ледоколах предусматривается так называемая дифферентная система, которой нет ни на одном типе надводных судов. В состав дифферентной системы входят две большие цистерны: носовая и кормовая. На первых ледоколах эти цистерны соединяли между собой трубой большого диаметра, а теперь непосредственно около цистерны ставят мощный насос. Когда ледокол начинает наползать на льдину, в носовую цистерну из кормовой перекачивается мощными насосами забортная вода. Таким образом, к массе носовой оконечности добавляется несколько десятков тонн воды, причем эта дополнительная масса действует, как уже отмечалось, не статически, а динамически, подобно удару могучего молота. Под таким совместным напором металла и значительной массы воды очень трудно устоять даже самой толстой льдине.
На тот случай, когда ледокол застревает во льдах, весьма действенным средством является энергичное раскачивание корабля с носа на корму и с борта на борт. Поэтому на ледоколах, помимо дифферентной, есть еще и специальная креновая система. Она устроена так же, как и дифферентная, только цистерны расположены по левому и правому бортам.
В нашем житейском представлении лед кажется таким скользким. На самом деле это не так. При движении ледокола значительная часть мощности двигателей расходуется на преодоление сопротивления трения корпуса о лед. Чтобы свести к минимуму действие этой силы, на ряде ледокольных судов применяют специальное пневмоомывающее устройство: через маленькие отверстия, расположенные в носу и по бортам, в пространство между наружной обшивкой корпуса и льдом подаются пузырьки воздуха. Образуется своеобразная водяная прослойка, то есть «сухое трение» заменяется «смоченным трением», сопротивление льда существенно уменьшается.
Финские конструкторы разработали для судов ледового плавания краски, служащие той же цели — уменьшению ледового сопротивления.
Но главная наступательная сила ледокола, его основная характеристика, определяющая действенность, эффективность, пробивную способность, — это его мощность. Можно без преувеличения сказать, что корпус ледокола представляет собой бронированный сейф, служащий прежде всего для размещения сложного энергетического хозяйства, а оно на ледоколе занимает такой объем, что для других нужд остается довольно мало места.
