§ 2 Отечественные ледоколы

Отечественный ледокольный флот вплоть до 1954 г. состоял из ледоколов, построенных в 1900 — 1938 гг., оборудованных паровыми энергетическими

установками. Из их числа в настоящее время продолжают работать ледоколы Красин, Сибирь, Сибиряков, Илья Муромец [12].

Сибирь и Красин (см. табл. 1) — типичные ледоколы «русского» типа, в значительной степени копирующие ледокол Ермак. (Красин — наиболее старый из отечественных ледоколов, он построен в 1917 г.) Оба ледокола были модернизированы в конце 50-х годов и представляют собой трехвинтовые гладкопалубные суда без седловатости с рубкой (рис. 2 и 3). Все три винта расположены в корме и связаны прямой передачей с паровыми поршневыми машинами. Ледоколы имеют стальной клепаный корпус, набранный по поперечной системе, и клепаную наружную обшивку с двухслойным ледовым поясом по всей длине. Штевни и руль — стальные, литые. Число главных поперечных водонепроницаемых переборок — 9—10. Непотопляемость обеспечивается при затоплении двух любых отсеков. Энергетическая установка ледоколов состоит из трех вертикальных

паровых поршневых машин тройного расширения и четырех водотрубных котлов. Первоначально ледоколы работали на угле, а после модернизации — на жидком топливе. Гребные винты стальные со съемными лопастями. Мощность энергетической установки распределяется поровну на все три винта (в соотношении 1:1:1). Ледоколы оборудованы паровыми рулевыми машинами с гидравлическим приводом, паровыми буксирными лебедками с тяговым усилием на главном барабане 25—30 тс, креновой и дифферентной системами, имеют буксирный вырез в корме.

Таблица 1

 

Ледокол Сибиряков (рис. 4) построен в 1926 г. и модернизирован в 1953 г. Илья Муромец (рис. 5) построен в 1941 г. Первый ледокол оборудован двумя кормовыми гребными винтами и одним носовым винтом, а второй — одним кормовым и одним носовым. Эти ледоколы могут быть отнесены к классу вспомогательных. Их энергетические установки состоят из паровых поршневых машин, которые через гребные валы непосредственно связаны с гребными винтами. По архитектурному типу эти ледоколы — гладкопалубные суда с рубками; их корпуса имеют клепаную конструкцию. Предусмотрены паровые буксирные лебедки, креновая и дифферентная системы и т. п.

С 1954 по 1956 гг. в эксплуатацию были введены три однотипных ледокола, построенных по заказу СССР в Финляндии: Капитан Белоусов, Капитан Воронин, Капитан Мелехов [9]. Они предназначены для обслуживания замерзающих портов Балтийского и Белого морей.

Ледоколы типа Капитан Белоусов — четырехвинтовые суда (два винта в носу и два в корме) с двумя непрерывными палубами и удлиненным баком (рис. 6). Корпус разделен десятью водонепроницаемыми поперечными переборками на одиннадцать отсеков. По бортам до жилой палубы простираются продольные переборки, образующие восемь бортовых цистерн. Непотопляемость судна обеспечивается при затоплении двух любых отсеков. Предусмотрены две креновые цистерны объемом по 158 м3 каждая и две дифферентные — объемом по 150 м3.

На ледоколе два трюма: в носу — объемом 134 м3 и в корме — объемом 82 м3, а также специальные помещения для хранения провизии и других запасов. Запасы судна состоят из 1020 т топлива, 80 т масла, 75 т воды для охлаждения двигателей, 163 т пресной воды, 70 т провизии, 23 т расходных материалов.

Корпус сварной из сименс-мартеновской судостроительной стали. Переборки в надстройках клепаные. Система набора поперечная. Шпация в средней части составляет 800 мм, а в носовой и кормовой частях — 700 мм. Толщина наружной обшивки в средней части 15,5 — 17 мм, в оконечностях 20—25 мм; ледовый пояс бортов по всей длине имеет толщину 30 мм. В средней части судна установлено три стрингера, из них два простираются в нос и в корму.

Форштевень ниже верхней палубы выполнен из литой стали V-образного сечения, а в верхней части сделан из толстого стального листа. Ахтерштевень — целиком из литой стали. Руль изготовлен из литой стали с кованым баллером диаметром 400 мм. Буксирный вырез в корме с уклоном 10—15° имеет глубину 1,0 м, выложен дубом и снабжен по бортам двумя дубовыми привальными брусьями.

Команда размещается в одно-, двух- и четырехместных каютах. Во всех жилых помещениях предусмотрено водяное отопление, а в машинных отделениях, прачечной, пекарне и наружных помещениях — паровое. Воздух, подаваемый для вентиляции жилых помещений, может быть подогрет до +17° С при температуре наружного воздуха —30° С.

Грузовыми средствами служат стрелы (две кормовые 10-тонные и две носовые 5-тонные). Ледокол снабжен двумя становыми якорями Холла весом по 2600 кг каждый, одним стоп-анкером весом 800 кг, одним верпом и четырьмя ледовыми якорями весом 75—100 кг. Двухбарабанная буксирная лебедка развивает тяговое усилие 30 и 60 тс и позволяет буксировать суда на тросе длиной до 200 м. Рулевой привод электрогидравлический. Соединение руля и баллера защищено от ударов льда специальным устройством.

Дифферентная система обслуживается электроприводным насосом производительностью 1000 м3/ч, креновая система — насосом с автоматическим реверсивным электродвигателем. Время кренования 90 сек (за это время насос перекачает с борта на борт 160 т воды). Ледокол снабжен четырьмя спасательными шлюпками, рассчитанными на 60 человек каждая.

 

Энергетическая установка состоит из шести дизелей мощностью по 1625 л. с. каждый, соединенных с электрогенераторами. Генераторы питают четыре гребных электродвигателя мощностью по 2560 квт каждый. Схема позволяет подключать три различных генератора к двум разным электродвигателям, распределять мощность генераторов так, что 2/3 ее подается на кормовые электродвигатели, а 1/3 — на носовые и наоборот. Гребные винты четырехлопастные стальные. Носовые винты имеют диаметр 3,5 м, а кормовые — 4,2 м.

Судовая электростанция состоит из четырех дизель-генераторов мощностью по 200 квт каждый, одного — мощностью 72 квт и аварийного дизель-генератора мощностью 15 квт.

Ледоколы типа Капитан Белоусов хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в условиях зимней навигации в Ленинградском, Рижском и Архангельском портах. Они успешно работают в условиях стесненных фарватеров, покрытых набивным льдом и шугой, а также в ровном сплошном льду толщиной до 60—80 см. Эксплуатацию этих ледоколов в Арктике нельзя признать успешной. При работе в тяжелых арктических льдах носовые винты ледоколов часто выходят из строя. К недостаткам ледоколов этого типа следует отнести высокую стоимость эксплуатации, обусловленную сложностью их энергетической установки и многочисленностью команды.

В 1961 г. на Адмиралтейском заводе спущено на воду головное судно большой серии вспомогательных ледоколов Василий Прончищев. В настоящее время построено более пятнадцати ледоколов этого типа. Судно спроектировано как ледокол-буксир, предназначенный для проводки судов в ледовых условиях портов и припортовых вод, их околки, буксировки, кантовки и швартовки [4].

Назначение ледокола предопределило высокие требования к его маневренным качествам и необходимость ограничения осадки, что сказалось на главных размерениях судна, конструкции его движительного комплекса, весовых показателях и т. д.

Ледокол Василий Прончищев — трехвинтовое судно (два винта в корме и один в носу) с двумя непрерывными палубами и удлиненным баком (рис. 7).

Судно разделено на восемь главных водонепроницаемых отсеков. В машинных отделениях установлены продольные водонепроницаемые переборки, создающие второй борт. Ледокол оборудован креновыми и дифферентными цистернами.

Корпус целиком сварной. Система набора поперечная; по всей длине корпуса установлены промежуточные шпангоуты того же профиля, что и основные. Шпация между 13-м и 87-м шпангоутами составляет 600 мм, а в нос от 13-го и в корму от 87-го шпангоута — 680 мм. В оконечностях основные и промежуточные шпангоуты поставлены нормально к борту. 

Ледовый пояс средней части и кормовой оконечности имеет толщину 16 мм, а в носовой части — 18 мм. Материал — легированная сталь. Из этой же стали изготовлен бортовой набор. Связи корпуса, не подверженные ледовым нагрузкам, выполнены из стали марок 09Г2 и Ст. 4с. Форштевень и ахтерштевень лито-сварной конструкции.

Основные характеристики ледокола

Ледокол снабжен обтекаемым рулем, который представляет собой лито-сварную прочную раму, обшитую листовой сталью. В корме предусмотрен буксирный вырез, оборудованный привальными брусьями и кранцами.

Для буксирования судов предусмотрена двухбарабанная автоматическая электролебедка с тяговым усилием 25 тс на главном и 10 тс на вспомогательном барабанах.

Команда размещается в двухместных каютах на верхней палубе; комсоставу отведены одноместные каюты на полубаке и первом мостике. В жилых помещениях предусмотрены искусственная вдувная вентиляция и зимнее кондиционирование воздуха, обеспечивающее заданные параметры воздуха при температуре наружного воздуха до — 35° С.

Грузовыми средствами служат стрелы грузоподъемностью 1,5 тс, установленные на лобовой переборке надстройки. Ледокол оборудован дифферентной системой, обеспечивающей возможность изменения дифферента на нос и корму приблизительно на 1 м за время не более 12 мин. Креновая система производит автоматическую перекачку балласта с борта на борт за время не более 2 мин. При этом угол крена ледокола на чистой воде достигает 5° на борт. Непотопляемость обеспечена при затоплении одного любого отсека в районе 30—67-го шпангоутов и двух отсеков в оконечностях. Ледокол снабжен двумя моторными спасательными 28-местными шлюпками из легких сплавов.

Энергетическая установка дизель-электрическая на постоянном токе. Гребные электродвигатели получают энергию от трех главных дизель-генераторов 13Д-100, состоящих из дизелей типа Д-100 и двухъякорных генераторов мощностью 2 X 625 квт при напряжении 400 В.

Гребные винты со съемными лопастями изготовлены из стали. Диаметр носового винта — 2,7 м, кормовых — 3,5 м, шаговое отношение соответственно равно 0,65 и 0,70.

Судовая электростанция включает три дизель-генератора ДГТ 200/1 общей мощностью 600 квт. Имеется стояночный дизель-генератор мощностью 100 квт.

Для оказания противопожарной помощи другим судам ледокол оборудован тремя лафетными стволами, установленными на ходовом мостике.

Ледоколы типа Василий Прончищев работают почти во всех замерзающих портах страны, причем в арктических портах ледоколы не используют носовой винт и работают только кормовыми винтами. Они успешно осуществляют проводку и околку судов в припортовых водах, а в порту — их кантовку, швартовые операции и т. п. Кроме этого в Балтийском и Охотском морях они осуществляют проводку судов в открытом море совместно с мощными ледоколами, а в ряде случаев и самостоятельно.

В 1960 г. вступил в строй ледокол Москва, построенный в Финляндии по заказу Советского Союза. Позже построены однотипные ледоколы Ленинград (1961 г.), Киев (1965 г.), Мурманск (1968 г.) и Владивосток (1969 г.). Ледоколы этого типа являются самыми мощными современными дизель-электрическими ледоколами. Они хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в Арктике и в неарктических замерзающих морях.

Ледокол Москва — трехвинтовое судно с тремя непрерывными палубами и удлиненным баком (рис. 8).

Поперечные переборки делят судно на десять водонепроницаемых отсеков. Продольные переборки образуют бортовые цистерны в районе машинных отделений. От форпика до ахтерпика простирается двойное дно, в отсеках которого размещаются балластная вода, жидкое топливо, смазочное масло и пресная вода. В носовой части под платформой оборудованы диптанки; имеются две пары дифферентных цистерн и четыре пары креновых, четыре небольших грузовых трюма, а также специальные помещения для хранения провизии и других запасов.

В кормовой части удлиненной палубы бака оборудованы посадочная площадка для вертолета и ангар.

Корпус целиком сварной из сименс-мартеновской стали марок HOAG-44-FK и Coltuf 28. Система набора поперечная. Толщина наружной обшивки постепенно увеличивается от 22 в днищевой части до 40 мм по ледовому поясу в средней части и до 52-54 мм в носу. Ледовый пояс простирается на 1 м выше ватерлинии, соответствующей максимальной осадке, и на 2,5 м ниже ватерлинии при минимальной осадке. В носовой части ледовый пояс доходит до киля.

Между нижней палубой и двойным дном до 33-го шпангоута в нос идут три стрингера, в корму — два. Между средней и нижней палубами от носа до кормы проходит один стрингер.

Форштевень V-образного сечения с литым ребром в нижней части выполнен из сваренных встык стальных отливок, в верхней части — из стальных листов. Ахтерштевень из литой стали доведен до нижней части буксирного выреза. Верхняя часть ахтерштевня имеет выступ для защиты руля.

Руль изготовлен из литой стали с кованым баллером диаметром 540 мм. Буксирный вырез в корме снабжен дубовыми привальными брусьями, на которые уложены кранцы с двойной оплеткой из стальных и пеньковых тросов.

Жилые помещения рассчитаны на 126 человек; кроме того, имеется 26 запасных мест. Команда размещается в одно- и двухместных каютах. В жилых помещениях и аккумуляторных отопление водяное, а в машинном отделении, мастерских и кладовых — паровое; в рубках, центральном посту управления — электрическое. Жилые и служебные помещения оборудованы вентиляцией высокого и низкого давления.

 

Грузовыми средствами служат два полноповоротных электрических крана грузоподъемностью 1,5 тс, установленных на палубе бака, и два крана грузоподъемностью по 10 тс — в кормовой части судна. Якорное устройство включает три становых якоря Холла весом по 4600 кг каждый, стоп-анкер весом 1650 кг, верп — 500 кг, ледовые якоря — 300 и 100 кг, две якорные цепи калибром по 68 мм и длиной по 300 м. На палубе бака установлено два шпиля с электроприводами мощностью по 52 квт, обеспечивающие одновременный подъем двух якорей с глубины 80 м со скоростью 12 м/мин. Для выполнения швартовных операций в корме предусмотрен электроприводный шпиль с тяговым усилием 3000 кгс. Автоматическая буксирная лебедка, установленная в закрытом помещении, имеет два барабана, рассчитанные на тяговые усилия 60 и 30 тс, и две турачки по 5 тс.

Электрогидравлическая рулевая машина при работе двух насосных агрегатов обеспечивает перекладку руля на полном ходу в чистой воде за 20 сек, при работе одного агрегата — за 30 сек.

Дифферентная система обслуживается двумя центробежными самовсасывающими насосами производительностью по 5000 м3/ч и напором 12 м вод. ст. Время перекачки с носа на корму 30 мин. Предусмотрено 16 клинкетных дверей, имеющих электрический привод с мостика и ручное управление. Ледокол имеет четыре спасательные шлюпки (две вместимостью по 70 человек и две— по 60 человек), установленные на шлюпбалках гравитационного типа, а также два катера, которые спускают на воду кранами.

Энергетическая установка состоит из восьми дизель-генераторов. В качестве главных двигателей установлены девятицилиндровые нереверсивные двухтактные дизели «Вяртсиля-Зульцер» типа 9МН-51. 

Главные дизели ледокола вращают генераторы постоянного тока мощностью 2150 кет. Генераторы питают током три главных электродвигателя: два бортовых одноякорных мощностью по 5500 л. с. и средний двухъякорный мощностью 11000 л. с. Регулирование скорости вращения гребного электродвигателя и реверс осуществляются изменением величины и направления тока возбуждения главных генераторов. Время реверса гребной установки с «полного вперед» на «полный назад» составляет 8—9 сек.

Гребные валы в районе дейдвудных труб облицованы оловяннистой бронзой. Дейдвудные трубы стальные литые с бронзовыми втулками, облицованными тефлоном. Гребные винты со съемными лопастями изготовлены из мартеновской стали с присадкой 3% никеля. Диаметр бортовых винтов 4,82 м, а среднего 5,80 м; шаг — соответственно 3,86 и 4,06 м.

Судовая электростанция состоит из шести синхронных дизель-генераторов трехфазного переменного тока мощностью по 350 кет при напряжении 400 в. Предусмотрен стояночный и аварийный дизель-генераторы.

Ледоколы типа Москва начиная с 1960 г. регулярно участвуют в летних арктических навигациях на трассе Севморпути, а зимой обеспечивают круглогодичную навигацию в портах Ленинград и Нагаево. Их эксплуатация продолжается практически круглый год. По эффективности работы ледоколы типа Москва намного превосходят ледоколы типа Капитан Белоусов, в то время как стоимость их эксплуатации лишь немногим больше. В целом конструкцию этих ледоколов следует признать удачной.

В настоящее время в Финляндии по заказу СССР начато строительство серии новых дизель-электрических ледоколов (Ермак) с увеличенной мощностью энергетической установки.

Основные характеристики новых ледоколов

Новые ледоколы — трехвинтовые суда с четырьмя палубами и удлиненным баком. Их архитектурный тип и расположение основных помещений мало отличаются от ледоколов типа Москва.

Энергетическая установка нового ледокола будет состоять из девяти главных дизель-генераторов, питающих током три главных гребных электродвигателя мощностью по 12 ООО л. с. каждый. Мощность энергетической установки ледокола будет распределяться поровну между тремя гребными винтами, т. е. в пропорции 1:1:1.

Арктическая навигация 1960 г. ознаменовалась участием первого в мире ледокола на ядерном топливе — атомохода Ленин. Ледокол Ленин явился воплощением достижений современной отечественной науки и техники [3, 12, 17, 25]. Его создание открыло новые возможности в освоении Арктики.

Ледокол Ленин — трехвинтовое судно. По архитектурному типу он представляет собой гладкопалубное судно с умеренной седловатостью, четырьмя непрерывными палубами, удлиненной надстройкой и двумя мачтами (рис. 9). В кормовой части шлюпочной палубы имеется взлетно-посадочная площадка и ангар для вертолета. Дымовая труба отсутствует. Необычно большие размеры грот-мачты обусловлены ее использованием для вентиляции парогенераторной установки.

Применение атомной энергии определило особенности внутреннего расположения энергетических, жилых и служебных помещений судна. Корпус ледокола разбит главными поперечными водонепроницаемыми переборками на двенадцать отсеков. Две продольные переборки, идущие от второго дна до верхней палубы, образуют по бортам отсеки, в которых размещены главным образом балластные, топливные и другие цистерны, выше нижней палубы — различные кладовые, служебные помещения и каюты команды.

Корпус ледокола Ленин по конструкции значительно отличается от других ледоколов отечественной постройки. Днище, борта, внутренние палубы, платформы и верхняя палуба в оконечностях набраны по поперечной системе, а верхняя палуба в средней части — по продольной. Размер шпации 800 мм. Промежуточные шпангоуты установлены по всей длине судна от второго дна до жилой палубы. Набор носовой и кормовой оконечностей веерный; шпангоуты в этих районах расположены нормально к обшивке.

Наружная обшивка в районе ледового пояса и прилежащие поясья выше и ниже его выполнены из стали повышенной прочности. Толщина ледового пояса 36 мм в средней части, 52 мм — в носовой и 44 мм — в кормовой оконечности. Форштевень и ахтерштевень ледокола — лито-сварные. Общий вес форштевня 30 т, а ахтерштевня — 86 т. Руль ледокола сварной, имеет обшивку из листовой стали толщиной 40 мм. Площадь пера руля 18,5 м2. Баллер кованый из легированной стали диаметром 550 мм.

Команда ледокола размещается в одно- и двухместных каютах. Для жилых, культурно-бытовых и медицинских помещений на ледоколе использовано водяное отопление с кондиционированием воздуха. В машинном отделении и вспомогательных помещениях отопление паровое. Предусмотрены мощная холодильная автоматическая установка и большое количество провизионных кладовых.

Грузовыми средствами на ледоколе служат: в носу — две грузовые стрелы с электролебедками грузоподъемностью по 1,5 тс, в средней части — кран грузоподъемностью 12 тс для обслуживания отсека атомной установки; в корме — два крана грузоподъемностью по 3 тс. Ледокол снабжен тремя становыми якорями (один из них запасной) с поворотными лапами весом по 6 т каждый, стоп-анкером весом 2 т и четырьмя ледовыми якорями (два по 150 кг и два по 100 кг). Становые якоря убираются в клюзы заподлицо с обшивкой. Литые якорные цепи калибра 67 мм имеют длину 325 м.

В корме предусмотрен вырез для буксировки судов вплотную, который снабжен привальными брусьями и кранцами, облицованными резиной. Автоматическая двухбарабанная буксирная лебедка с тяговым усилием 40 тс на главном барабане и 25 тс на вспомогательном установлена в кормовой оконечности.

Электрогидравлическая рулевая машина осуществляет перекладку руля с борта на борт за 30 сек при скорости хода судна 18 уз и работе одного из двух установленных насосов. Непотопляемость ледокола обеспечивается при одновременном затоплении двух главных водонепроницаемых отсеков.

Ледокол имеет две спасательные шлюпки на 58 человек каждая, две спасательные моторные шлюпки на 40 человек каждая, два шестивесельных яла, разъездной и буксирный катера. Спуск и подъем спасательных шлюпок и катеров осуществляется с помощью шлюпбалок скатывающегося типа.

Энергетическая установка ледокола работает по следующей схеме. Выделяемое в реакторе тепло используется для получения перегретого пара в парогенераторах. Пар направляется к главным турбогенераторам, от которых электроэнергия подается на гребные электродвигатели. Якоря гребных электродвигателей соединены с гребными валами. Парогенераторы получают питание от параллельно работающих питательных насосов, так что в случае аварийной остановки одного из насосов остальные автоматически увеличивают производительность до необходимого уровня. Управляют всей энергетической установкой ледокола с одного поста.

Биологическая защита атомной установки гарантирует защиту экипажа ледокола от действия радиоактивных излучений, которые контролируются специальной дозиметрической системой. Пульт управления этой системы расположен в посту радиационного контроля.

Главные турбогенераторы расположены в двух отделениях: носовом и кормовом. В каждом отделении установлены две турбины активно-реактивного типа мощностью по 11000 л. с. Каждая турбина через редуктор соединена с двумя двухъякорными генераторами постоянного тока длительной мощностью 11 500 л. с. при номинальном напряжении 600 в. Турбогенераторные агрегаты питают три гребных двухъякорных электродвигателя постоянного тока: средний и два бортовых. На средний двигатель подается 50% мощности, вырабатываемой турбогенераторами, а на бортовые — по 25% . Мощность среднего электродвигателя—19 600 л. с, а бортовых — по 9800 л. с.

Гребные валы ледокола выполнены из легированной стали. Диаметр среднего вала 740 мм, длина 9,2 м, вес 26,8 т; диаметр бортового вала 712 мм, длина 18,4 м, вес 45 т.

Гребные винты четырехлопастные, со съемными лопастями. Вес среднего винта составляет 27,8 т, бортового — 22,5 т.

На ледоколе имеются носовая и кормовая электростанции. В носовой установлены три турбогенератора, в кормовой — два турбогенератора и один резервный дизель-генератор мощностью по 1000 квт каждый. Каждый турбогенератор состоит из конденсационной паровой турбины активного типа и генератора переменного тока. Кроме того, на судне предусмотрены два аварийных дизель-генератора.

Эксплуатация ледокола Ленин в Арктике с 1960 г. показала, что он обладает высокой ледопроходимостью в тяжелых арктических дрейфующих льдах, хорошими маневренностью и мореходными качествами, а его механизмы работают достаточно надежно. Ледокол успешно осуществлял многочисленные операции по проводке отдельных судов и караванов в тяжелых сплошных и битых льдах.

Опыт удачной эксплуатации ледокола Ленин полностью подтверждает перспективность применения на ледоколах ядерных энергетических установок.