Ледокол

Чтобы узнать о других значениях, см. Ледокол (значения) .

USCGC Healy (WAGB-20) справа пробивает лед вокруг танкера Renda под российским флагом в 250 милях (400 км) к югу от Нома, Аляска .

Ледокол — специального назначения, корабль или катер предназначенный для движения и плавания по покрытым льдом водам, а также обеспечения безопасных водных путей для других катеров и кораблей. Хотя этот термин обычно относится к ледокольным судам , он также может относиться к судам меньшего размера, таким как ледокольные лодки, которые когда-то использовались на каналах Соединенного Королевства .

Чтобы корабль считался ледоколом, ему необходимы три качества, которых нет у большинства обычных кораблей: усиленный корпус , ледокольная форма и способность преодолевать морской лед .

Ледоколы расчищают пути, толкаясь прямо в замерзшую воду или паковый лед . судна Прочность морского льда на изгиб достаточно низка, поэтому лед обычно ломается без заметного изменения дифферента . В случае очень толстого льда ледокол может направить носовую часть льда на лед и сломать его под тяжестью корабля. Накопление битого льда перед судном может замедлить его гораздо больше, чем само разрушение льда, поэтому ледоколы имеют специально спроектированный корпус, позволяющий направлять битый лед вокруг судна или под него. Внешние компоненты двигательной установки судна ( гребные винты , гребные валы и т.п.) подвергаются большему риску повреждения, чем корпус судна, поэтому способность ледокола выдвигаться на лед, разбивать его и очищать от мусора успешное прохождение пути имеет важное значение для его безопасности.

История

Первые ледоколы

До появления океанских кораблей технология ледокола была разработана на внутренних каналах и реках с использованием рабочих с топорами и крюками. Первым зарегистрированным примитивным ледоколом была баржа, которую бельгийский город Брюгге использовал в 1383 году для расчистки городского рва. Усилия ледокольной баржи оказались достаточно успешными, чтобы город приобрел четыре таких судна.

Ледокольные баржи продолжали использоваться в более холодные зимы Малого ледникового периода, причем их использование росло в Нидерландах , где осуществлялись значительные объемы торговли и перевозки людей и товаров. использование ледоколов во Фландрии ( Ауденарде , Кортрейк , Ипер , Верне , Диксмюйде и Хюльст В 15 веке уже было хорошо налажено ). Использование ледокольных барж расширилось в 17 веке, когда каждый важный город в Нижней Стране использовал ледокол той или иной формы, чтобы поддерживать чистоту своих водных путей.

До 17 века характеристики ледоколов неизвестны. В характеристиках ледокольных судов указано, что их тащили упряжки лошадей и тяжелый вес корабля давил на лед, разбивая его. Их использовали вместе с группами людей с топорами и пилами, и технология, лежащая в их основе, не сильно изменилась до промышленной революции.

Две упряжки лошадей и бригада рабочих тащат ледокол по каналам Амстердама , 1733 год.

Парусные корабли в полярных водах

Корабли с ледовым усилением использовались на заре полярных исследований. Первоначально они были деревянными и основывались на существующих конструкциях, но были усилены, особенно по ватерлинии , двойной обшивкой корпуса и усилением поперечин внутри корабля. Снаружи были обернуты железные полосы. Иногда металлическую обшивку размещали на носу, корме и вдоль киля. Такое усиление было призвано помочь кораблю пройти сквозь лед, а также защитить судно в случае, если его «защемит» лед. Покусывание происходит, когда льдины вокруг корабля прижимаются к кораблю, захватывая его, как в тиски, и нанося ущерб. Это похожее на тиски действие вызвано силой ветра и приливов на ледяные образования.

17 века Русский кох в музее

Первыми лодками, использовавшимися в полярных водах, были лодки эскимосов . Их каяки представляют собой небольшие лодки с приводом от человека, с крытой палубой и одной или несколькими кабинами, в каждой из которых находится один гребец , который гребет одно- или двухлопастным веслом . Такие лодки не обладают ледокольными возможностями, но они легкие и хорошо подходят для перевозки по льду.

В IX и X веках экспансия викингов достигла Северной Атлантики и, в конечном итоге, Гренландии и Шпицбергена в Арктике. Викинги же эксплуатировали свои корабли в водах, свободных ото льда большую часть года, в условиях средневекового теплого периода .

В XI веке на севере Руси началось заселение берегов Белого моря , названных так из-за того, что они более полугода были покрыты льдом. Смешанная этническая группа карел и русских на Севере России, проживавшая на берегах Северного Ледовитого океана, стала называться поморами («приморскими поселенцами»). Постепенно они разработали особый тип небольших одно- или двухмачтовых деревянных парусных судов , использовавшихся для плаваний в ледовых условиях арктических морей, а затем и на сибирских реках. Эти первые ледоколы назывались коти . Корпус коха был защищен поясом устойчивой к льдине обшивки по переменной ватерлинии и имел фалькиль для переправы по льду . Если бы кох был зажат ледяными полями, его закругленные линии корпуса ниже ватерлинии позволили бы кораблю вытолкнуть из воды на лед без повреждений.

В XIX веке аналогичные меры защиты были приняты на современных паровых ледоколах. Некоторые известные парусные корабли конца эпохи парусного спорта также имели яйцеобразную форму, как и поморские лодки, например «Фрам» , используемый Фритьофом Нансеном и другими великими норвежскими полярными исследователями . «Фрам» был деревянным кораблем, проплывшим дальше всего на север (85°57’ с.ш.) и дальше всего на юг (78°41’ ю.ш.), и одним из самых прочных деревянных кораблей, когда-либо построенных.

Паровые ледоколы

Городской ледоход № 1 на реке Делавэр . Колёсный пароход был построен в 1837 году.

Первый корабль, предназначенный для работы в ледяных условиях. Это был 51-метровый (167 футов) деревянный пароход , City Ice Boat No. 1 построенный для города Филадельфии компанией Vandusen & Birelyn в 1837 году. Корабль был оснащен двумя паровыми двигателями мощностью 250 лошадиных сил (190 кВт). а ее деревянные весла были укреплены железными покрытиями.

Обладая округлой формой и прочным металлическим корпусом, «Русский Лоцман » 1864 года был важным предшественником современных ледоколов с гребными винтами. Корабль был построен по заказу купца и кораблестроителя Михаила Бритнева . Ей изменили носовую часть, чтобы обеспечить возможность очистки ото льда (подъём на 20 ° от линии киля). Это позволило Пилот забраться на вершину льда и, как следствие, сломать его. плававших по ледяным водам Белого и Баренцева морей Носовую часть своего корабля Бритнев сделал по форме старых поморских лодок, веками . Лоцман использовался в период с 1864 по 1890 год для плавания в Финском заливе между Кронштадтом и Ораниенбаумом , что продлило летнюю навигацию на несколько недель. Вдохновленный успехом «Пилота» , Михаил Бритнев построил второе подобное судно «Бой» («Обрыв» по-русски) в 1875 году и третье «Буй» («Буй» по-русски) в 1889 году.

Холодная зима 1870–1871 годов привела реки Эльбы и порта Гамбурга к замерзанию , что привело к длительной остановке судоходства и огромным коммерческим потерям. Карл Фердинанд Штайнхаус повторно использовал конструкцию измененного носа Бритнева Пилота , чтобы построить свой собственный ледокол. Ледокол И.

«Ермак» считается первым настоящим современным морским ледоколом.

Первый настоящий современный морской ледокол был построен на рубеже 20 века. Ледокол «Ермак» был построен в 1899 году на военно-морской верфи Армстронг-Уитворт в Англии по контракту Императорского Российского флота . Корабль позаимствовал основные принципы у «Пилота» и применил их при создании первого полярного ледокола, способного переезжать и дробить паковые льды . Водоизмещение корабля составляло 5000 тонн, а его паропоршневые двигатели выдавали мощность 10 000 лошадиных сил (7500 кВт). Корабль был выведен из эксплуатации в 1963 году и сдан на слом в 1964 году, что сделало его одним из старейших ледоколов в мире.

В Канаде правительству необходимо было найти способ предотвратить наводнение из-за затора льда на реке Святого Лаврентия . Ледоколы были построены для того, чтобы поддерживать реку свободной от ледяных заторов к востоку от Монреаля . Примерно в то же время Канаде пришлось выполнить свои обязательства в канадской Арктике. Большие паровые ледоколы, такие как 80-метровые (260 футов) CGS NB McLean (1930 г.) и CGS D'Iberville (1952 г.), были построены для этого двойного назначения (предотвращение наводнений на острове Святого Лаврентия и пополнение запасов воды в Арктике).

В начале 20 века в ряде других стран начали эксплуатироваться специально построенные ледоколы. Большинство из них были прибрежными ледоколами, но Канада, Россия, а позже и Советский Союз также построили несколько океанских ледоколов водоизмещением до 11 000 тонн.

Дизельные ледоколы

До того, как в 1930-х годах были построены первые дизель-электрические работающие на угле или на нефти ледоколы, ледоколы представляли собой пароходы, . На ледоколах предпочтение отдавалось поршневым паровым двигателям из-за их надежности, прочности, хороших характеристик крутящего момента и способности быстро менять направление вращения. В эпоху пара самые мощные довоенные ледоколы с паровым двигателем имели двигательную мощность около 10 000 лошадиных сил на валу (7 500 кВт).

«Имер» — первый в мире дизель-электрический ледокол, построенный в 1933 году.

Первым в мире дизель-электрическим водоизмещением 4330 тонн ледоколом стал шведский ледокол Ymer в 1933 году. При мощности 9000 л.с. (6700 кВт), разделенной между двумя гребными винтами в корме и одним гребным винтом в носовой части, он оставался самым мощным шведским ледоколом до ввода в эксплуатацию Оден в 1957 году. За Имером в 1939 году последовал финский Sisu , первый дизель-электрический ледокол в Финляндии. Оба судна были выведены из эксплуатации в 1970-х годах и заменены гораздо более крупными ледоколами в обеих странах: Sisu, построенным в 1977 году построенным в 1976 году в Финляндии, и Ymer, в Швеции.

В 1941 году США начали строительство класса Wind . Исследования в Скандинавии и Советском Союзе привели к созданию конструкции с очень прочным коротким и широким корпусом, с отрезанной передней частью стопы и закругленным днищем. Мощная дизель-электрическая установка приводила в движение два кормовых и один вспомогательный носовой гребной винт. Эти функции станут стандартом для послевоенных ледоколов до 1980-х годов.

С середины 1970-х годов самыми мощными дизель-электрическими ледоколами были бывшие советские, а затем российские ледоколы «Ермак» , «Адмирал Макаров» и «Красин» , имеющие девять двенадцатицилиндровых дизель-генераторов, вырабатывающих электроэнергию для трех маршевых двигателей суммарной мощностью 26500 кВт ( 35 500 л.с.). В 2020-х годах их превзойдет новый канадский полярный ледокол CCGS John G. Diefenbaker , комбинированная двигательная мощность которого будет составлять 36 000 кВт (48 000 л.с.).

Канада

CCGS Louis S. St -Laurent — ледокол канадской береговой охраны .

В Канаде дизель-электрические ледоколы начали строиться в 1952 году, сначала на HMCS Labrador (позже был передан канадской береговой охране) по конструкции класса Wind USCG , но без носового гребного винта. Затем, в 1960 году, следующим шагом в канадском развитии больших ледоколов стало завершение строительства CCGS John A. Macdonald в Лозоне, Квебек. значительно больший и мощный корабль чем «Лабрадор» , Джон А. Макдональд, , был океанским ледоколом, способным выдержать самые суровые полярные условия. Ее дизель-электрическая установка мощностью 15 000 лошадиных сил (11 000 кВт) была составлена ​​из трех агрегатов, передающих мощность поровну на каждый из трех валов.

Самый большой и мощный ледокол Канады, 120-метровый (390 футов) CCGS Louis S. St-Laurent , был доставлен в 1969 году. Ее первоначальная система из трех паровых турбин, девяти генераторов и трех электродвигателей выдает мощность на валу 27 000 лошадиных сил (20 000 кВт). . В ходе многолетнего проекта ремонта среднего срока эксплуатации (1987–1993 гг.) корабль получил новую носовую часть и новую двигательную установку. Новая силовая установка состоит из пяти дизелей, трёх генераторов и трёх электродвигателей, дающих примерно такую ​​же мощность.

22 августа 1994 года Louis S. St-Laurent и USCGC Polar Sea стали первыми надводными кораблями Северной Америки, достигшими Северного полюса. Первоначально судно планировалось вывести из эксплуатации в 2000 году; однако в результате ремонта срок вывода из эксплуатации был продлен до 2017 года. Теперь планируется оставить его в эксплуатации до 2020-х годов в ожидании ввода в эксплуатацию нового класса полярного ледокола для береговой охраны.

Атомные ледоколы

Основная статья: Атомный ледокол

В настоящее время Россия эксплуатирует все существующие и действующие атомные ледоколы. Первый, «НС Ленин» , был спущен на воду в 1957 году и вступил в строй в 1959 году, а затем был официально выведен из эксплуатации в 1989 году. Это был одновременно первый в мире надводный корабль с атомной установкой и первое гражданское судно с атомной установкой .

Советская марка с изображением Ленина , первого в мире атомного ледокола.

Вторым советским атомным ледоколом стал » НС «Арктика» головной корабль «Арктика класса . Находясь в эксплуатации с 1975 года, он был первым надводным кораблем, достигшим Северного полюса 17 августа 1977 года. За пределами Советского Союза также было построено несколько атомных ледоколов. Два мелкосидящих «Таймыр» атомных ледокола типа были построены в Финляндии для Советского Союза в конце 1980-х годов.

В мае 2007 года завершились ходовые испытания российского атомного ледокола NS 50 Let Pobedy . Судно введено в эксплуатацию Мурманским морским пароходством, в ведении которого находятся все восемь российских атомных ледоколов, принадлежащих государству. Первоначально киль был заложен в 1989 году на Балтийском заводе ленинградском Урал , а судно было спущено на воду в 1993 году как NS " " . Этот ледокол станет шестым и последним ледоколом класса «Арктика» .

Функция

Сегодня большинство ледоколов необходимы для поддержания открытых торговых путей там, где существуют сезонные или постоянные ледовые условия. Хотя торговые суда, заходящие в порты этих регионов, усилены для плавания во льдах , они обычно недостаточно мощны, чтобы самостоятельно справиться со льдом. По этой причине в Балтийском море , Великих озерах и Морском пути Святого Лаврентия , а также на Северном морском пути основной функцией ледоколов является безопасное сопровождение конвоев одного или нескольких судов через ледяные воды. Когда судно оказывается обездвиженным льдами, ледокол должен освободить его, разбив лед, окружающий судно, и при необходимости открыть безопасный проход через ледяное поле. В сложных ледовых условиях ледокол может буксировать и самые слабые суда.

Финский ледокол «Отсо» сопровождает торговое судно в Балтийском море

Некоторые ледоколы также используются для поддержки научных исследований в Арктике и Антарктике. Помимо ледокольных возможностей, корабли должны иметь достаточно хорошие характеристики для транзита в полярные регионы и обратно, средства и жилые помещения для научного персонала, а также грузоподъемность для снабжения научно-исследовательских станций на берегу. Такие страны, как Аргентина и Южная Африка , которым не требуются ледоколы во внутренних водах, имеют исследовательские ледоколы для проведения исследований в полярных регионах.

Поскольку морское бурение перемещается в арктические моря, ледокольные суда необходимы для доставки грузов и оборудования на буровые площадки, а также для защиты буровых судов и нефтяных платформ от льда путем управления ледовой обстановкой, что включает, например, разбивание дрейфующего льда на более мелкие льдины и айсбергов. отвод от охраняемого объекта. Если раньше подобные операции проводились преимущественно в Северной Америке, то сегодня морское бурение и добыча нефти ведутся и в различных частях российской Арктики.

Ледокол береговой охраны США в проливе Мак-Мердо в поддержку операции Deep Freeze .

использует Береговая охрана США ледоколы для проведения поисково-спасательных операций в ледяных полярных океанах. Ледоколы США служат для защиты экономических интересов и поддержания присутствия страны в Арктике и Антарктике. Поскольку ледяные шапки в Арктике продолжают таять, открываются новые проходы. Эти возможные маршруты навигации вызывают рост интереса к полярному полушарию со стороны стран всего мира. Полярные ледоколы США должны продолжать поддерживать научные исследования в расширяющихся Северном Ледовитом и Антарктическом океанах. Каждый год тяжелый ледокол должен выполнять операцию «Глубокая заморозка» , расчищая безопасный путь для кораблей с припасами к объекту Национального научного фонда Мак-Мердо в Антарктиде. Самая последняя многомесячная экскурсия была проведена судном « Полярная звезда» , которое сопровождало контейнеровоз и топливозаправщик в сложных условиях, прежде чем сохранить канал свободным ото льда.

Характеристики

Ледостойкость и форма корпуса

Эстонский ледокол «Ботница» имеет типичную круглую носовую часть ледокола с небольшими углами расклешения и форштевня. ледяной пояс и «расширители». сваренный взрывом Также видны

Ледоколы часто описывают как корабли, которые направляют наклонные носы на лед и ломают его под тяжестью корабля. В действительности это происходит только в очень толстом льду, когда ледокол будет двигаться со скоростью пешехода или, возможно, даже придется несколько раз отступать на несколько длин корабля и таранить паковый лед на полной мощности. Чаще всего лед, имеющий относительно низкую прочность на изгиб , легко ломается и погружается под корпус без заметного изменения дифферента ледокола, пока судно движется вперед с относительно высокой и постоянной скоростью.

При проектировании ледокола одной из основных задач является минимизация сил, возникающих в результате дробления и разрушения льда, а также погружения отколовшихся льдин под судно. Среднее значение продольных составляющих этих мгновенных сил называется ледовым сопротивлением корабля. Корабельные архитекторы , проектирующие ледоколы, используют так называемую кривую h - v -кривую для определения ледокольной способности судна. Он показывает скорость ( v ), которую может достичь корабль, в зависимости от толщины льда ( h ). Это делается путем расчета скорости, при которой тяга гребных винтов равна суммарному гидродинамическому и ледовому сопротивлению судна. Альтернативным способом определения ледокольной способности судна в различных ледовых условиях, таких как торосы, является проведение модельных испытаний в ледяном резервуаре . Независимо от метода, фактическая работоспособность новых ледоколов проверяется в полномасштабных ледовых испытаниях после постройки судна.

Чтобы минимизировать ледокольные силы, обводы корпуса ледокола обычно проектируются так, чтобы раструб у ватерлинии был как можно меньшим. В результате ледокольные суда характеризуются наклонным или закругленным форштевнем , а также наклонными бортами и коротким параллельным миделем для улучшения маневренности во льдах. Однако носовая часть в форме ложки и круглый корпус имеют низкую гидродинамическую эффективность и мореходные характеристики и делают ледокол подверженным ударам или ударам днищевой конструкции корабля о поверхность моря. По этой причине корпус ледокола часто представляет собой компромисс между минимальным ледовым сопротивлением, маневренностью во льду, низким гидродинамическим сопротивлением и адекватными характеристиками на открытой воде.

Шведский ледокол «Оден» имеет плоскую носовую часть и дренчерную систему, предназначенную для уменьшения трения между корпусом и льдом.

У некоторых ледоколов корпус в носовой части шире, чем в кормовой. Эти так называемые «расширители» увеличивают ширину ледяного канала и тем самым уменьшают сопротивление трения в кормовой части корабля, а также улучшают маневренность корабля во льдах. В дополнение к краске с низким коэффициентом трения на некоторых ледоколах используется устойчивый к истиранию ледяной пояс из нержавеющей стали , сваренный взрывом , который еще больше снижает трение и защищает корпус корабля от коррозии. Вспомогательные системы, такие как мощные дренчеры и системы барботирования воздуха, используются для уменьшения трения за счет образования смазочного слоя между корпусом и льдом. Перекачивание воды между резервуарами по обе стороны судна приводит к непрерывному перекатыванию, что уменьшает трение и облегчает продвижение сквозь лед. Экспериментальные конструкции носовой части, такие как плоская носовая часть Тиссена-Вааса и цилиндрическая носовая часть, на протяжении многих лет опробовались для дальнейшего снижения ледового сопротивления и создания незамерзающего канала.

Структурный проект

Ледоколы и другие суда, работающие в ледяных водах, требуют дополнительного усиления конструкции от различных нагрузок, возникающих в результате контакта корпуса судна с окружающим льдом. Поскольку ледовое давление в разных частях корпуса различно, наиболее усиленными участками корпуса ледового судна являются носовая часть, испытывающая наибольшие ледовые нагрузки, и область вокруг ватерлинии с дополнительным усилением как выше, так и ниже ватерлинии для образования сплошной ледяной пояс вокруг корабля.

Носовая часть научно-исследовательского ледокола «Поларштерн» . Носовая часть ледокола обычно является наиболее укрепленной частью корабля.

Короткие и короткие ледоколы обычно строятся с использованием поперечного набора, в котором обшивка корпуса усилена шпангоутами, расположенными на расстоянии примерно от 400 до 1000 миллиметров (от 1 до 3 футов) друг от друга, в отличие от продольного набора, используемого на более длинных судах. Вблизи ватерлинии шпангоуты, идущие в вертикальном направлении, распределяют локально сконцентрированные ледовые нагрузки на обшивку корпуса на продольные балки, называемые стрингерами, которые, в свою очередь, поддерживаются шпангоутами и переборками, которые несут более распределенные нагрузки на корпус. Хотя обшивка корпуса, которая находится в непосредственном контакте со льдом, на старых полярных ледоколах может иметь толщину до 50 миллиметров (2,0 дюйма), на современных ледоколах использование высокопрочной стали с пределом текучести до 500 МПа (73 000 фунтов на квадратный дюйм) приводит к той же прочности конструкции при меньшей толщине материала и меньшем весе стали. Независимо от прочности сталь, используемая в корпусных конструкциях ледокола, должна быть способна противостоять хрупкому разрушению при низких температурах окружающей среды и условиях высоких нагрузок, которые характерны для эксплуатации в ледяных водах.

Ледоколам , построенным в соответствии с правилами, установленными классификационными обществами , такими как Американское бюро судоходства , Det Norske Veritas или Lloyd's Register , может быть присвоен ледовый класс в зависимости от уровня ледового укрепления корпуса судна. Обычно он определяется максимальной толщиной льда, в котором судно будет работать, и другими требованиями, такими как возможные ограничения на таран. Хотя ледовый класс обычно является показателем уровня ледового укрепления, а не фактической ледокольной способности ледокола, некоторые классификационные общества, такие как Российский морской регистр судоходства, предъявляют требования к эксплуатационным возможностям для определенных ледовых классов. С 2000-х годов Международная ассоциация классификационных обществ (IACS) предложила принять единую систему, известную как Полярный класс (PC), чтобы заменить обозначения ледового класса, специфичные для классификационного общества.

Мощность и тяга

Со времен Второй мировой войны большинство ледоколов строилось с дизель-электрическими силовыми установками, в которых дизельные двигатели, соединенные с генераторами, вырабатывают электроэнергию для маршевых двигателей, которые вращают гребные винты фиксированного шага. Первые дизель-электрические ледоколы были построены с генераторами постоянного тока (DC) и маршевыми двигателями, но с годами технология продвинулась сначала к генераторам переменного тока (AC) и, наконец, к системам переменного и переменного тока с частотным управлением. В современных дизель-электрических ледоколах двигательная установка построена по принципу силовой установки, при которой главные генераторы обеспечивают электроэнергией все бортовые потребители и вспомогательные двигатели не нужны.

Хотя дизель-электрическая трансмиссия является предпочтительным выбором для ледоколов из-за хороших характеристик крутящего момента электродвигателей на низких оборотах, ледоколы также строятся с дизельными двигателями, механически связанными с редукторами и гребными винтами регулируемого шага . Механическая трансмиссия имеет ряд преимуществ перед дизель-электрическими силовыми установками, таких как меньший вес и лучшая топливная экономичность. Однако дизельные двигатели чувствительны к внезапным изменениям частоты вращения гребного винта, и для противодействия этому механические трансмиссии обычно оснащаются большими маховиками или гидродинамическими муфтами для поглощения изменений крутящего момента, возникающих в результате взаимодействия гребного винта со льдом.

Канадский полярный ледокол CCGS «Луи С. Сен-Лоран» , построенный в 1969 году , был одним из немногих ледоколов, оснащенных паровыми котлами и турбогенераторами, которые вырабатывали энергию для трех главных электродвигателей. Позже он был переоборудован пятью дизельными двигателями, которые обеспечивают лучшую экономию топлива, чем паровые турбины. Позднее канадские ледоколы стали строиться с дизель-электрической силовой установкой.

Два ледокола класса «Полар», эксплуатируемые Береговой охраной США , имеют комбинированную дизель-электрическую и механическую двигательную установку, состоящую из шести дизельных двигателей и трех газовых турбин . В то время как дизельные двигатели соединены с генераторами, которые производят мощность для трех маршевых двигателей, газовые турбины напрямую соединены с гребными валами, приводящими в движение гребные винты регулируемого шага. Дизель-электрическая электростанция может производить до 13 000 кВт (18 000 л.с.), а газовые турбины имеют постоянную комбинированную мощность 45 000 кВт (60 000 л.с.).

Вид на нижнюю часть корпуса USCGC Healy и гребные винты.

Количество, тип и расположение гребных винтов зависит от мощности, осадки и целевого назначения судна. Меньшие ледоколы и ледокольные суда специального назначения могут обойтись только одним гребным винтом, в то время как большим полярным ледоколам обычно требуется до трех больших гребных винтов, чтобы поглотить всю мощность и обеспечить достаточную тягу. Некоторые мелкосидящие речные ледоколы строятся с четырьмя гребными винтами в корме. Сопла можно использовать для увеличения тяги на меньших скоростях, но они могут засоряться льдом. До 1980-х годов ледоколы, регулярно работавшие в торосовых ледяных полях Балтийского моря, оснащались сначала одним, а затем двумя носовыми гребными винтами для создания мощного прилива вдоль корпуса судна. Это значительно повысило ледокольные возможности судов за счет уменьшения трения между корпусом и льдом и позволило ледоколам преодолевать толстые торосы без тарана. Однако носовые гребные винты не подходят для полярных ледоколов, работающих в условиях более твердого многолетнего льда, и поэтому не использовались в Арктике.

Азимутальные подруливающие устройства устраняют необходимость в традиционных гребных винтах и ​​рулях направления, поскольку гребные винты помещены в управляемые гондолы, которые могут вращаться на 360 градусов вокруг вертикальной оси. Эти подруливающие устройства улучшают двигательную эффективность, ледокольную способность и маневренность судна. Использование азимутальных подруливающих устройств также позволяет кораблю двигаться кормой во льдах, не теряя маневренности. Это привело к разработке кораблей двойного действия — судов с кормой в форме носа ледокола и носовой частью, предназначенной для работы на открытой воде. Таким образом, корабль остается экономичным для работы на открытой воде без ущерба для своих возможностей действовать в сложных ледовых условиях. Азимутальные подруливающие устройства также позволили разработать новые экспериментальные ледоколы, которые работают боком, открывая широкий проход сквозь лед.

Атомный

Головка реактора «Ямал» . атомного ледокола

Паровые ледоколы были возрождены в конце 1950-х годов, когда Советский Союз ввел в эксплуатацию первый атомный ледокол « Ленин» в 1959 году. Он имел ядерно-турбоэлектрическую трансмиссию, в которой ядерный реактор использовался для производства пара для турбогенераторов . который, в свою очередь, производил электроэнергию для маршевых двигателей. Начиная с 1975 года, Россия ввела в эксплуатацию шесть «Арктика» атомных ледоколов класса . Советский Союз также построил атомный ледокольный грузовой корабль «Севморпуть» с одним ядерным реактором и паровой турбиной, непосредственно соединенной с гребным валом. Россия, которая остается единственным оператором атомных ледоколов, в настоящее время строит ледоколы мощностью 60 000 кВт (80 000 л.с.) для замены устаревшего класса «Арктика» . Первое судно этого типа вступило в строй в 2020 году.

Резонансный метод

Основная статья: Резонансный метод разрушения льда

Судно на воздушной подушке может разбивать лед резонансным методом. Это заставляет лед и воду колебаться вверх и вниз, пока лед не испытывает достаточную механическую усталость, чтобы вызвать трещину.

См. также

• Список ледоколов
• Список вспомогательного оборудования ВМС США § ледоколы (AGB)

Внешние ссылки

• Галерея российских ледоколов
• «Ледяные герои» : прочитайте вопросы и ответы с исполняющим обязанности командира канадской береговой охраны.
• Canadian Geographic : просмотр слайд-шоу канадской береговой охраны.
• Раздвигая границы Краткая история российских ледоколов Родерика Эйме
• Ледокол на Северном полюсе : Видео атомного ледокола «Ямал», посещающего Северный полюс в 2001 году.
• Книга «Полярные ледоколы в меняющемся мире: оценка потребностей США» (2007).