Принцип работы и устройство ледокола
Атомный ледокол 50 лет Победы
Ледоколы относятся к классу специальных вспомогательных судов. Основное их предназначение – поддержание судоходства в замерзающих акваториях с помощью различных ледокольных операций. Главная из них – проводка судов во льдах. В процессе ее выполнения ледоколы способны преодолевать ледовые перемычки, осуществлять прокладку судоходных каналов, буксировку, участвовать в спасательных операциях. Этому способствует принцип работы ледокола, имеющий ряд особенностей.
- Помимо того, что на ледокол, как на обычное судно, действует выталкивающая сила воды, он дополнительно подвергается боковому давлению льда. По этой причине корпуса ледоколов выполняются в форме ореха. При этом ватерлинию специально «опускают» ниже самой широкой части судна, чтобы силы, воздействующие на ледокол, выталкивали его вверх, не разрушая корпус.
- Дополнительную прочность корпусу ледокола придают система усиленных шпангоутов и стрингеров, разделение на отсеки водонепроницаемыми переборками и наличие в районе ватерлинии специального «ледового пояса», способного выдержать воздействие льдов.
- В носовой и кормовой частях ледокола предусмотрен специальный скос обводов, позволяющий ему легче передвигаться во льдах в челночном режиме, то есть, вперед-назад. Для снижения трения о лед в корпусе установлено специальное омывающее устройство с мелкими отверстиями для прокачки воздушных пузырьков.
История ледоколов
Колесный пароход «City Ice Boat No. 1»
«Предком» современных ледоколов стал деревянный колесный пароход «City Ice Boat No. 1», построенный в Филадельфии в 1837 году, который был приспособлен для колки льда в местной гавани.
И все же первым ледокольным судном по праву считается российский пароходный буксир «Пайлот». В 1864 году в Кронштадте по указанию судовладельца Михаила Бритнева его переделали в ледокол, срезав носовую часть под углом 20 градусов по отношению к килю. В результате судно, наползая на лед, взламывало его всей своей тяжестью.
Первый российский ледокол «Пайлот»
Позже в 1871 году по чертежам «Пайлота» в Германии был построен ледокол «Айсбрехер-1». Характерно, что основным заказчиком ледокольных судов в начале ХХ века была именно Россия. Так английская компания «Armstrong Whitworth» построила для России ледоколы «Байкал», «Ангара» и «Ермак», которые эксплуатировались до 1964 года. В 1917 году в Англии спущен на воду ледокол «Святогор» (с 1927 г. «Красин»). С 1921 по 1941 гг. на Балтийском заводе было построено 8 ледоколов, а с 1956 по 1958 гг. – еще 10 речных ледоколов. С 1959 г. началась эра атомного ледокольного флота с введением в строй первого в мире атомного ледокола «Ленин».
Устройство ледокола
Специфика работы ледоколов определяет его конструкцию. Чтобы противостоять толстым паковым льдам, корпус ледокола обшивают стальными листами, а днище делают закругленным.
Атомный ледокол Ленин
Каким способом ледокол ломает лед зависит от его толщины. При незначительной толщине ледокол разрезает его носовой частью, а затем раздвигает, создавая позади себя свободное пространство. Мощный ледовый покров ледокол преодолевает, наползая на льдины и разламывая их за счет своего веса. Существует несколько приемов создания проходов во льдах, в частности, с помощью крена и балластной цистерны.
Преодоление льда с помощью крена
Для современных российских атомных ледоколов класса «Арктика» совершенно не имеет значения какой толщины лед. Им под силу преодолевать 5-метровые торосы и трехметровый лед на скорости до 20 км/ч.
Преодоление льда с помощью балластной цистерны
В настоящее время эксплуатируются ледоколы двух типов дизель-электрические и атомные. Движение судна осуществляется по следующей схеме: судовой двигатель приводит в действие электрогенератор, а тот в свою очередь – электродвигатель, от которого вращаются гребные винты.
Гребные винты атомохода 50 лет Победы
Гребная установка ледокола также имеет ряд особенностей, поскольку ей приходится работать в гораздо более жестких условиях по сравнению с обычными судами. Для ледокольных двигателей характерны резкие перепады нагрузки, что связано с заползанием ледокола на лед и отходом назад. Двигатели в этих условиях должны быстро набирать полные обороты.
Современные ледоколы могут иметь три и даже четыре винта. При четырехвинтовой схеме два находятся в задней и два в передней части. Так передние винты, вращаясь как бы выкачивают воду из-подо льда, тем самым ослабляя опору и обеспечивая его более быстрое разрушение.
Ледокольный флот России
В настоящее время Россия располагает самым многочисленным и мощным ледокольным флотом, состоящим из 55 судов, 4 из которых – это атомные ледоколы (плюс атомный лихтеровоз «Севморпуть»). Для сравнения, у США всего четыре тяжелых дизель-электрических ледокола, причем два из них эксплуатируются более 30 лет.
Страны с самым мощным ледокольным флотом
В октябре 2019 г. на судостроительном заводе «Адмиралтейские верфи» было спущено на воду первое в мире боевое судно ледокольного класса «Иван Папанин», которое пополнит состав ВМФ. После оснащения и всесторонних испытаний боевой ледокол будет принят на вооружение в 2023 году. К 2035 году в составе Арктического флота будет не менее 13 тяжелых ледоколов. Из них 9 будут атомными.
В недрах «Арктики»: как устроен новый атомный ледокол
Побывать на головном универсальном атомном ледоколе «Арктика», да еще на экскурсии у самого капитана — сбывшаяся мечта нашей корреспондентки. Она узнала, как Финский залив превратился в Ботнический, почему старпомы на капитанском мостике сидят слева, чем люди опаснее белых медведей и многое другое.
Первое впечатление — запах лакированного дерева, напоминающий солидный мужской парфюм. Из дерева сделаны перила круто изогнутой лестницы в палубной надстройке. Всего у ледокола 16 этажей. Конечно, есть лифт, но по лестнице подниматься интереснее.
Холл на втором этаже украшает чеканное панно с картой российской Арктики и Северного морского пути. С панно вышла забавная история: его создатели, видимо, запутались в географии и подписали Финский залив как Ботнический. На экскурсиях это непременный повод для шуток.
Стены холлов других этажей украшают большие фотографии ледоколов в рейсах. Яркие, чистые цвета неба, снега и судовых корпусов дарят предвкушение далеких путешествий.
Следующая остановка нашей экскурсии — каюта матроса. У всех членов экипажа, их на «Арктике» 54, каюты отдельные. В помещении размером около 6 м2 необходимый, но комфортный минимум: мебель, плоский телевизор, небольшой холодильник, санузел. Особого простора нет, но и ощущения тесноты тоже. Кстати, в каютах установлены настолько чувствительные датчики задымления, что они реагируют на пар из душевой кабины и даже на спреи.
Каюта капитана побольше. Помимо жилой зоны есть зона для совещаний с длинным массивным столом и зона для работы с документами.
Жилую палубную надстройку венчает капитанский мостик. Вахту несут по трое: старший помощник, вахтенный штурман и рулевой. Рулевой — в центре, вахтенный чаще возле штурманского стола, у него свои дисплеи, приборы и карты, средства связи, справочники. Старший помощник управляет ледоколом — то в левой, то в правой части мостика. Зависит от того, с какой стороны лучше обзор места, где нужно выполнить работу. Оборудование продублировано. «Чаще несут вахту слева. Справа они оказываются прямо над моей каютой. Если услышу у себя над головой подозрительный топот, я же поднимусь, буду выяснять, в чем дело, задавать вопросы», — шутит капитан Александр Скрябин.
Если прямо по курсу белый медведь, дают предупреждающий гудок. Если медведь не реагирует, ледокол останавливается или даже дает задний ход, чтобы медведь успел сообразить, что к чему, и ушел. Впрочем, непонятливые медведи встречаются гораздо реже, чем лихие люди на снегоходах, которые испытывают судьбу, стремясь проскочить прямо перед носом ледокола. Такие вызывают у Александра Скрябина недоумение и возмущение.
Спускаемся на центральный пост управления, он в центре ледокола на верхней палубе. Говорят, моряки спорят, что важнее: капитанский мостик или ЦПУ, но это сродни спорам, что важнее — сердце и мозг. В ЦПУ контролируют работу всех систем судна и выполняют команды с капитанского мостика. Сейчас выполнение команд заключается в нажатии кнопок на пультах — на оборудовании работают электроприводы и автоматика. Раньше команды выполняли вахтенные на местных постах.
На «Арктике» гордятся тем, что главным инженером-механиком у них работает Владимир Кондратьев. Он — из ледокольной династии: отец Владимир Георгиевич служил главным инженером-механиком на «Ленине», брат Дмитрий — главный инженер-механик приемочного экипажа в представительстве «Атомфлота» в Санкт-Петербурге.
Машинное отделение — захватывающее зрелище для любителей промышленного туризма. В огромном цехе, разделенном на четыре уровня, скомпонованы трубы, кабели, шкафы управления — все, что требуется, чтобы направить энергию, выработанную двумя реакторами РИТМ-200, на винты электродвигателей.
Управлять ледоколом — отдельное искусство. Например, в прошлом году сразу 24 судна ожидали вызволения из льда. Их нужно было аккуратно околоть — пройти в нескольких метрах, чтобы сломать лед. Прокладка канала для газовозов тоже требует сноровки и особой тактики, поскольку танкеры шире ледоколов.
Самое неприятное — сесть на мель. Александр Скрябин даже театрально схватился за сердце и пошатнулся, показывая, как испугала его сама мысль об этом. «Арктика» —двухосадочный ледокол: может менять осадку с 10,5 до 9,03 м в зависимости от обстоятельств. Минимум — для проводок в Енисее. Если можно выбирать, то лучше зайти в реку при наиболее благоприятных условиях: в период прилива и когда ветер с моря. «Мастерство капитана заключается в том, чтобы избегать ситуаций, в которых нужно проявлять мастерство. Для этого постоянно оцениваешь риски: до опасного места два километра, но ты готов так, будто километр уже один», — учит Александр Скрябин.
Сейчас «Арктика» на базе «Атомфлота» в Мурманске — проходит плановый ремонт после зимне-весенней навигации. Ремонт рассчитывают закончить к сентябрю. А капитан Скрябин тем временем готовит старших помощников для ледокола «Урал», который должны принять в эксплуатацию в этом году. «Только подготовил — приходится отдавать. Сначала на «Сибирь» отдавал, теперь вот на «Урал», а ведь старпома не подготовишь за полтора месяца, тут опыт важен, — сетует Александр Скрябин. — Будет ли работа ледокола успешной, прямо зависит от того, кто на мостике».
ЗОНЫ КОМФОРТА
На ледоколах серии 22220 есть тренажерный зал, бассейн и баня. В столовой между секторами для старших офицеров и матросов есть гибкая шторка. Можно объединить пространство, можно создать приватную атмосферу. На камбузе вместительные холодильники — для продуктов на несколько месяцев автономного плавания.
ПРОДУКЦИЯ И УСЛУГИ
Атомных ледоколов нет ни в одной стране мира кроме России и в ближайшее время не предвидится. А для России атомные ледоколы просто необходимы, они используются для добычи в водах Северного Ледовитого океана ценных природных ископаемых, таких как золото, платина, алмазы и других. Ископаемые вывозятся с побережья либо воздушным путём, либо водным. Но большинство ценного груза технически можно доставить только по воде, поэтому ледоколы так незаменимы.
Ледоколы бывают разных видов: низкоосадочные, сильные линейные атомные, дизельные, а также дизель-электрические. Каждый отдельный вид выполняет свою собственную функцию, например, низкоосадочные работают у грузовых портов на устьях рек, а мощные дизельные пробивают путь сквозь лёд для других грузовых кораблей.
Конструкция атомного ледокола не позволяет льду сломать или повредить корпус благодаря округлым бортам, которые выталкивают лёд наверх во время движения судна. Скошенный нос ледокола направляет лёд вверх, где он ломается под тяжестью машины. Также преимуществом является возможность продолжительного курсирования в океане без дозаправки топлива. В северных холодных водах это огромный плюс.
В Арктике ни одна продолжительная экспедиция не возможна без российского атомного ледокола.
Как это работает. Атомные ледоколы России.
Россия обладает единственным атомным ледокольным флотом в мире, задачей которого является обеспечение судоходства по северным морям и освоение арктического шельфа. Атомные ледоколы могут длительно находиться на трассах Севморпути, не нуждаясь в заправке.
В настоящее время в состав действующего флота входят атомоходы «Россия», «Советский Союз», «Ямал», «50 лет Победы», «Таймыр» и «Вайгач», а также атомный лихтеровоз-контейнеровоз «Севморпуть». Их эксплуатацией и обслуживанием занимается «Росатомфлот», находящийся в Мурманске.
Атомный ледокол — морское судно с ядерной силовой установкой, построенное специально для использования в водах, круглогодично покрытых льдом. Атомные ледоколы намного мощнее дизельных. В СССР они были разработаны для обеспечения судоходства в холодных водах Арктики.
За период 1959–1991 гг. в Советском Союзе было построено 8 атомных ледоколов и 1 атомный лихтеровоз – контейнеровоз.
В России за период с 1991 года и по настоящее время построены еще два атомных ледокола: «Ямал» (1993 г.) и «50 лет Победы» (2007 г.).
Сейчас ведется строительство еще трех атомных ледоколов водоизмещением более 33 тыс тонн, ледопроходимостьью — почти три метра. Первый из них будет готов к 2017 году.
Всего на атомных ледоколах и кораблях, находящихся на базе атомного флота Атомфлот работает более 1100 человек.
«Советский Союз» (атомный ледокол класса «Арктика»)
Ледоколы класса «Арктика» — основа российского атомного ледокольного флота: 6 из 10 атомных ледоколов относятся к этому классу. Суда имеют двойной корпус, могут ломать лёд, двигаясь как вперёд, так и назад. Эти корабли спроектированы для работы в холодных арктических водах, что усложняет эксплуатацию ядерной установки в тёплых морях. Отчасти поэтому пересечение тропиков для работы у берегов Антарктиды в число их задач не входит.
Водоизмещение ледокола — 21 120 тонн, осадка – 11,0 м, максимальная скорость хода на чистой воде — 20,8 узлов.
Особенность конструкции ледокола «Советский Союз» состоит в том, что в любой момент времени его можно дооборудовать в боевой крейсер. Изначально судно использовалось для арктического туризма. Совершая трансполярный круиз, с его борта удалось установить метеорологические ледовые станции, работающие в автоматическом режиме, а также американский метеорологический буй.
Отделение ГТГ (главных турбогенераторов)
Атомный реактор нагревает воду, которая превращается в пар, который раскручивает турбины, которые возбуждают генераторы, которые вырабатывают электричество, которое поступает в электромоторы, которые крутят гребные винты.
ЦПУ (Центральный пост управления)
Управление ледоколом сосредоточено в двух основных командных постах: ходовой рубке и центральном посту управления энергетической установкой (ЦПУ). Из ходовой рубки производят общее руководство работой ледокола, а из ЦПУ — управление работой энергетической установки, механизмов и систем и контроль за их работой.
Надежность атомоходов класса «Арктика» проверена и доказана временем, за более чем 30-летнюю историю атомоходов этого класса не было ни единой аварии, связанной с ядерной энергетической установкой.
Кают-компания для питания командного состава. Столовая для рядового состава расположена палубой ниже. Рацион состоит из полноценного четырехразового питания.
«Советский Союз» введен в эксплуатацию в в 1989 году, при установленном сроке службы в 25 лет. В 2008 году Балтийский завод поставил для ледокола оборудование, которое позволяет продлить срок эксплуатации судна. В настоящее время ледокол планируется к восстановлению, но только после того, как будет определён конкретный заказчик или пока не будет увеличен транзит по Севморпути, и не появятся новые участки работ.
Атомный ледокол «Арктика»
Спущен на воду в 1975 году и считался крупнейшим из всех существующих на тот период времени: его ширина составляла 30 метров, длина — 148 метров, а высота борта — более 17 метров. На судне были созданы все условия, позволяющие базироваться летному составу и вертолету. «Арктика» была способна проламывать лед, толщина которого составляла пять метров, а также передвигаться на скорости в 18 узлов. Явным отличием считалась и необычная окраска судна (ярко-рыжая), которая олицетворяла собой новую мореплавательскую эпоху.
Атомный ледокол «Арктика» прославился тем, что он был первым судном, которому удалось достичь Северного полюса. В настоящее время выведен из эксплуатации и ожидается решение по его утилизации.
Мелкосидящий атомный ледокол проекта «Таймыр». Отличительная черта данного проекта ледоколов — уменьшенная осадка, позволяющая обслуживать суда следующие по Северному Морскому Пути с заходом в устья сибирских рек.
Пульты дистанционного управления тремя гребными электродвиггателями, также на пульте расположены приборы контроля и за буксирным устройством, панель управления камерой наблюдения за буксиром, индикаторы лага, эхолотов,репитер гирокомпаса, УКВ-радиостанции, пульт управления стеклоочистительными щетками и прочее джойстик управления ксеноновым прожектиором 6 кВт.
Основное применение «Вайгача» — сопровождение кораблей с металлом из Норильска и судов с лесом и рудой от Игарки до Диксона.
Главная силовая установка ледокола состоит из двух турбогенераторов, которые обеспечат на валах максимальную длительную мощность около 50 000 л. с., что позволит форсировать лед толщиной до двух метров. При толщине льда в 1,77 метров скорость ледокола составляет 2 узла.
Помещение среднего гребного вала.
Управление направления движения ледокола осуществляется с помощью электрогидравлической рулевой машины.
Сейчас на ледоколе в каждой каюте есть телевизор с разводкой для трансляции судового видеоканала и спутникового телевидения. А кинозал используется для общесудовых собраний и культурно-массовых мероприятий.
Рабочий кабинет блочной каюты второго старпома. Длительность нахождения атомоходов в море зависит от количества запланированных работ, в среднем это составляет 2-3 месяца. Экипаж ледокола «Вайгач» состоит из 100 человек.
Атомный ледокол «Таймыр»
Ледокол идентичен «Вайгачу». Был построен в конце 1980-х годов в Финляндии на судоверфи Wärtsilä («Вяртсиля Морская Техника») в Хельсинки по заказу Советского Союза. Однако оборудование (силовая установка и т др.) на судне было установлено советское, использовалась сталь советского производства. Установка атомного оборудования производилась в Ленинграде, куда корпус ледокола был отбуксирован в 1988 году.
«Таймыр» в доке судоремонтного завода
«Таймыр» ломает лед классически: мощный корпус наваливается на препятствие из замерзшей воды, разрушая ее собственным весом. За ледоколом образуется канал, по которому могут двигаться обычные морские суда.
Для улучшения ледопроходимости «Таймыр» оборудован системой пневмообмыва, которая препятствует облипанию корпуса битым льдом и снегом. Если прокладка канала тормозится из-за толстого льда, в део вступают дифферентная и креновая системы, которые состоят из цистерн и насосов. Благодаря этим системам ледокол может крениться то на один борт, то на другой, поднимать выше нос или корму. От подобных движений корпуса окружающее ледокол ледовое поле дробится, позволяя двигаться дальше.
Для окраски наружных конструкций, палуб и переборок используются импортные двухкомпонентные эмали на акрилловой основе повышенной стойкости к атмосферным воздействиям, устойчивые к истиранию и ударным нагрузкам. Краска кладется на три слоя: один слой грунта и два слоя эмали.
Скорость хода такого ледокола составляет 18,5 узлов (33,3 км/ч)
Ремонт винто-рулевого комплекса
Болты крепления лопасти к ступице гребного винта, каждая из четырех лопасть крепится девятью болтами.
Практически все суда ледокольного флота России оснащены гребными винтами, изготовленными на заводе «Звездочка».
Атомный ледокол «Ленин»
Этот ледокол, спущенный на воду 5 декабря 1957, стал первым в мире судном, оснащенным ядерной силовой установкой. Самыми главными его отличиями высокий уровень автономности и мощность. На протяжении первых шести лет использования атомный ледокол преодолел более 82 000 морских миль, проведя свыше 400 судов. Позже «Ленин» первым из всех судов окажется севернее Северной Земли.
Ледокол «Ленин» проработал 31 год и в 1990 году был выведен из эксплуатации и поставлен на вечную стоянку в Мурманске. Сейчас на ледоколе действует музей, ведутся работы по расширению экспозиции.
Отсек в котором находились две атомные установки. Внутрь заходили двое дозиметристов, измерявших уровень радиации и контролировавших работу реактора.
Существует мнение, что именно благодаря «Ленину» закрепилось выражение «мирный атом». Ледокол строился в самый разгар «холодной войны», но имел абсолютно мирные цели — развитие Северного морского пути и провод гражданских судов.
Одни из капитанов АЛ «Ленин», Павел Акимович Пономарев, ранее был капитаном «Ермака» (1928-1932) — первого в мире ледокола арктического класса.
В качестве бонуса пара фотографий Мурманска.
Крупнейший в мире город, расположенный за Северным полярным кругом. Он находится на скалистом восточном побережье Кольского залива Баренцева моря.
Основой экономики города является Мурманский морской порт — один из крупнейших незамерзающих портов в России. Мурманский порт является портом приписки барка «Седов», самого большого парусника в мире.