ЛЕДОКОЛ
Ледокол — служебно-вспомогательное судно, прокладывающее путь транспортным судам в замерзающих бассейнах разрушением ледяного покрова и поддерживающее навигацию; история от «Пайлота» (1864) и «Ермака» (1899) до атомоходов, классификация, ледовая ходкость, форма корпуса, крено-дифферентные системы, энергетические установки и тенденции развития.
Ледокол — служебно-вспомогательное судно, которое прокладывает путь (канал) транспортным судам в замерзающих бассейнах, разрушая ледяной покров, и поддерживает навигацию. К 1985 году в СССР эксплуатировали около 40 морских и полярных ледоколов суммарной мощностью около 800 тысяч кВт. Наибольшим ледокольным флотом обладают Россия, США, Канада, Финляндия и Швеция.
История. Первый ледокол современного типа создали в 1864 году. По указанию русского предпринимателя Бритнева на принадлежавшем ему небольшом пароходе «Пайлот» мощностью 44,2 кВт срезали носовую оконечность, так что судно могло наползать на лёд и ломать его своей тяжестью. Это на несколько недель удлинило навигацию между Кронштадтом и Ораниенбаумом. По примеру «Пайлота» стали строить речные ледоколы в Германии (гамбургского типа) и ледоколы с носовым винтом (американского типа) для Великих озёр в США. В 1899 году построили первый в мире арктический ледокол «Ермак» мощностью 6,6 МВт, ставший прототипом для многих судов.
Классификация. Ледоколы делят главным образом по району плавания: морские (в том числе арктические, или полярные), озёрные и речные. По назначению различают ледоколы-лидеры (самые мощные, возглавляющие проводку), линейные (проводка, околка и буксировка) и вспомогательные. Перспективным считают деление на классы по мощности энергетической установки и ледопроходимости.
Ледовые качества. Ледовая ходкость и манёвренность во льдах обеспечиваются особой формой обводов, прочным корпусом, специальными устройствами и системами, повышенной мощностью установки и эффективностью движительно-рулевого комплекса. Основной критерий ледовой ходкости — предельная толщина сплошного льда, который ледокол преодолевает непрерывным ходом при полной мощности установки. Условие непрерывного хода: T ≥ Rл, где T — суммарная тяга гребных винтов, Rл — ледовое сопротивление, которое при проектировании определяют по аналитическим, эмпирическим или полуэмпирическим формулам или пересчётом данных испытаний в ледовых бассейнах. При T < Rл ледокол работает ударами (набегами), отходя назад для разбега в канале. Эффективность такой работы зависит от массы ледокола и скорости разгона; её ограничивают прочность корпуса и остойчивость при вылезании на лёд.
Форма корпуса. Обводы носа характеризуют углы наклона форштевня φ, входа конструктивной ватерлинии α₀ и развала нулевого теоретического шпангоута β₀. Для современных судов в среднем φ = 25—30°, α₀ = 23—30°, β₀ = 35—50°. Углы наклона борта в средней части меняются в широких пределах, но для большинства ледоколов выбираются так, чтобы судно выжималось при сжатии льдами (17—20°). В корме форма корпуса должна позволять работать задним ходом и защищать винты и руль от повреждений льдом; обычно углы в районе ахтерштевня и форштевня мало отличаются. Прочность корпусных конструкций должна обеспечивать их неповреждаемость под ледовыми нагрузками: для оконечностей их рассчитывают по условию удара о лёд, для средней части — по условию статического сжатия ледяным полем. Корпус ледокола делают значительно прочнее, чем у судов иного назначения (см. ледовые подкрепления, ледовая прочность).
Специальные системы. Крено-дифферентные системы, предназначенные для борьбы с заклиниванием, специфичны для ледоколов: объём креновых цистерн достигает 6—8 % водоизмещения, дифферентных — 10 %. Они оснащены мощными насосами, обычно работающими автоматически; на некоторых ледоколах воду перекачивают сжатым воздухом. Финские специалисты предложили систему пневмообмыва, которая снижает сопротивление трения при движении во льдах, а при подаче воздуха на один борт даёт эффект подруливания. В неё входят воздушные компрессоры большой производительности и трубопроводы к забортным отверстиям в районе скулового пояса наружной обшивки от форштевня до мидель-шпангоута. Системы приёма воды для охлаждения главных механизмов оборудуют ледовыми ящиками. Все полярные ледоколы имеют устройства для базирования одного-двух вертолётов, которые ведут тактическую ледовую разведку, а на некоторых возят грузы и людей. Для буксировки судов во льдах ледоколы оснащают мощной буксирной лебёдкой.
Энергетика и движители. На современных ледоколах чаще всего применяют установки с электрической передачей энергии на гребные винты: они выдерживают перегрузки по вращающему моменту, экономичны и надёжны и автоматически поддерживают постоянную мощность в широком диапазоне режимов винта. Главными двигателями служат среднеоборотные дизели и паровые турбины, а также комбинированные дизель-газотурбинные установки с электрической или прямой передачей на винты регулируемого шага (на американском ледоколе «Полар Стар»). Успешная эксплуатация в СССР первого в мире атомного ледокола «Ленин» (1959) и атомоходов «Арктика» (в то время «Леонид Брежнев», 1975) и «Сибирь» (1977) подтвердила перспективность атомной энергии: она позволила создать ледокол большой мощности с практически неограниченной автономностью. У современных ледоколов два-три кормовых винта либо два кормовых и два носовых. Последние относятся к так называемому балтийскому типу и предназначены для замерзающих неарктических морей. Гребные винты имеют повышенную прочность и обычно съёмные лопасти, чтобы повреждённую можно было заменить на плаву. В последние годы на некоторых ледоколах появились винты регулируемого шага.
Тенденции. Одна из главных тенденций ледоколостроения — рост мощности и размеров. В гребных электрических установках наряду с передачей на двойном токе (переменном в генераторной части и постоянном в исполнительной) намечалось применение гребных электродвигателей переменного тока с преобразователями частоты; возможным считали и использование униполярных машин постоянного тока и электрических машин со сверхпроводящими обмотками. Одновременно работали над повышением надёжности прямой передачи мощности от главных двигателей к винтам. Водоизмещение самых крупных ледоколов того времени — советских атомоходов «Арктика» («Леонид Брежнев»), «Сибирь» и «Россия» — составляло 23,4 тыс. т при мощности главных турбин 55 МВт. Позднее в России построили ещё более мощные атомные ледоколы проекта 22220 (60 МВт).