ГИДРОЛЕДОРЕЗ
Этот материал был опубликован в послевоенном выпуске журнала «Техника-Молодежи».
Обычные суда, рассчитанные на плавание в открытом море, становятся в Арктике беспомощными. Для плавания среди льдов полярных морей нужны специальные суда.
Полярный флот состоит в основном из кораблей двух классов: ледоколов и транспортных судов ледового плавания. Корпус транспортных судов ледового плавания устроен прочнее, чем у обычных пароходов. Кроме того, носовая часть этих судов имеет специальную срезанную форму, облегчающую им продвижение среди льдов. Такие суда самостоятельно могут передвигаться во льдах толщиной не более 30—40 сантиметров. В более же мощных льдах дорогу им прокладывают ледоколы.
Ледоколы — это гиганты полярного флота, тяжелые мощные корабли с толстыми стальными бортами, имеющие форму ореховой скорлупы. Такая форма помогает им избегать разрушительного действия сжимающихся льдов.
Ледокол ломает льды и ударами своего носа — форштевня — и своей тяжестью. Скорость продвижения в мощных льдах невелика. Ледокол иногда проходит в них десятки и в лучшем случае сотни метров в час. Сплошные же льды толщиной свыше полутора метров для современных ледоколов практически непроходимы. Для прохождения льдов толщиной в 1,5—2 метра нужны особенно мощные ледоколы и транспортные суда. Обычное транспортное судно ледового плавания в таких льдах даже за ледоколом не сможет идти самостоятельно, его придется брать на буксир. Однако даже на буксире обычное транспортное судно в таких льдах проводить опасно: сжатием мощных льдов оно может быть повреждено и даже раздавлено.
Проводка судов через льды с помощью ледоколов невыгодна еще тем, что при таком способе плавания приходится пользоваться судами относительно небольших размеров. Чтобы судно могло итти в караване за ледоколом, оно должно обладать хорошей маневренностью и быть уже, чем ледокол. Вследствие этих требований транспортные суда ледового плавания имеют небольшую грузоподъемность — в 2—3 тысячи тонн. Перевозки же с помощью малых судов обходятся в 2—3 раза дороже, чем большегрузными судами, так как в последних мощность машин используется полнее и относительные расходы по эксплоатации ниже, чем у малых судов.
Было бы желательно иметь большегрузные суда активного плавания, то есть суда, которые могли бы итти в тяжелых льдах самостоятельно, без помощи ледоколов. Создание таких судов дело нелегкое. Строить их по типу ледоколов невыгодно. Их мощность должна была бы достигать 20—25 тысяч лошадиных сил. Огромное машинное отделение и большие помещения под топливо для мощной машины заняли бы большую часть трюма этих судов. Тяжелый ледокольный корпус, который к тому же невместителен из-за формы своих бортов, также уменьшал бы полезную грузоподъемность.
Нужен другой путь.
В гидроледорезе — новом мощном средстве борьбы со льдами, используется свойства струи воды при больших скоростях приобретать твердость и большую разрушительную силу.
Вода — в обычных условиях уступчивая жидкость. Но если этой жидкости придать большую скорость, она становится твердой и способной разрушать прочные горные породы, резать камень и даже сталь. Струю воды, вылетающую со скоростью 90 метров в секунду, уже не перерубить топором — топор от нее отскакивает. Удар такой струи смертелен для человека.
Гидроледорез— это устройство для разрезания льда струями воды высокого давления. Внутри корабля помещается турбонасосная установка, которая забирает морскую воду из-за борта и под огромным давлением, примерно в 200 атмосфер, подает ее по трубам в специальные струйные аппараты — гидромониторы. Три гидромонитора устанавливаются на верхней палубе: один на носу и два по бокам. Они представляют собой поворотные колонки, к которым на шарнирах крепятся длинные трубы. В походном рабочем состоянии трубы располагаются на палубе. В рабочем состоянии колонки поворачиваются, и трубы выставляются за борт на расстояние в 8—10 метров перед форштевнем судна. Концы труб, снабженные особыми насадками, располагаются на высоте 0,5—0,6 метра от поверхности льда.
При движении судна струи воды, выбрасываемые из насадок, быстро разрезают лед, выгрызая в нем три глубокие канавки-прорези. Лед нет необходимости прорезать до конца. Опыты показали, что если глубина канавки, проделанной струей гидромонитора, равна всего лишь одной четвертой части толщины льда, то прочность льда ка проламывание уменьшается в 8 раз. Если же глубина канавки достигает половины толщины льда, прочность уменьшается в 20 раз. Надрезанный лед легко взламывается корпусом судна и не мешает продвижению, Торосистые поля льда, с трудом разрушаемые ледоколом, для судов с гидроледорезами будут также проходимы.
Торосы — это нагромождение льдин, смерзшихся между собой. Струи воды, ворвавшись после прорезания льда внутрь тороса, создадут в пространствах между льдинами большие гидравлические давления, как бы взорвут торос. И это неудивительно. Скорость вылета струи воды из гидромониторов будет около 200 метров в секунду, — такой скорости позавидовал бы лучший в мире самолет-истребитель. Поломки труб гидромониторов из-за задевания о лед исключены: трубы благодаря шарнирам не ломаются, а сгибаются.
Гидроледорез можно устанавливать и на ледоколе, и на обычном транспортном судне ледового плавания; для того чтобы полностью использовать преимущества гидроледореза, необходимо, конечно, сконструировать специальное судно.
Это судно должно обладать прочным корпусом и повышенной мощностью, для того чтобы с достаточной скоростью двигаться во льдах, надрезанных гидромониторами. Судно должно быть большегрузным. Чем выше его грузоподъемность, тем относительно меньшая доля мощности судовой установки будет тратиться в гидроледорезе, тем дешевле обойдется транспортировка груза. Предполагается, что такое судно должно иметь грузоподъемность в 8—10 тысяч тонн, скорость по чистой воде 25—30 километров в час, мощность 10—12 тысяч лошадиных сил, то есть примерно в 2 раза меньшую, чем у большого ледокола. Установка гидроледореза будет весить всего 50—70 тонн, мощность ее турбонасосов будет равна 2—3 тысячам лошадиных сил. Эта мощность получается от судовых котлов, имеющих запас паропроизводительности.
Гидроледорез будет работать относительно мало, только среди сложных, тяжелых льдов; поэтому расход топлива на него будет незначителен. Транспортное судно повышенной мощности, вооруженное гидроледорезом, в состоянии будет продвигаться во льдах толщиною до 2 метров со скоростью 4—5 километров в час. С такими лайнерами можно будет открывать арктические навигации уже в мае и заканчивать их несколько позже обычных, то есть увеличить вдвое срок арктических навигаций.
Стоимость перевозок такими судами по трассе Северного морского пути против существующей снизится почти в 5 раз.
Полярные лайнеры с гидроледорезами смогут в отдельных случаях заменять и мощные ледоколы при проводке транспортов и судов специального назначения. Все это дело ближайшего будущего. Гидроледорез уже прошел стадию предварительных испытаний, давших положительные результаты. В текущем году Главсевморпуть оборудует один из своих ледоколов первой установкой гидроледореза. Для нее готовы проекты, получено оборудование и материалы. В ближайшее время будет приступлено к монтажным работам. Данные эксплуатации этой установки будут положены в основу расчетов при дальнейшем .проектировании гидроледорезов для ледоколов, судов ледового плавания и для проектирования специальных полярных лайнеров — гидроледорезов, судов активного ледового плавания, идущих на помощь и на смену ледоколам.
Инженер В. Чижиков,
Техника-молодежи 04-1946
