Путешественники часть 16

Самые мощные ледоколы мира: как они работают и на что способны

Для России во все времена Северный морской путь, проходящий вдоль северного побережья страны, являлся стратегической магистралью, по которой можно перевозить грузы, перегонять суда и военные корабли с запада на восток страны и обратно. Это самый короткий путь из Европы в Японию и Китай. Рассказываем об атомных ледоколах, которые помогают в освоении трудного региона: как они работают, чем отличаются от обычных кораблей и сколько стоит прокатиться на одном из них.
Что такое ледокол и как он работает?
Ледоколы — это особый класс кораблей, которые предназначены для преодоления даже самых толстых льдов. Они позволяют исследовать самые негостеприимные регионы мира — покрытые льдом воды Арктики. Чтобы корабль считался ледоколом, у него должны быть три особенности, которых не хватает большинству обычных судов: мощность, усиленный корпус и специальная форма для «ломания» льда. Это позволяет таким суднам преодолевать паковый лед, или замерзшие водные пути.
Чтобы эффективно ломать лед, такие корабли должны быть очень мощными, относительно короткими, широкими и чрезвычайно тяжелыми. Они ломают лед, используя инерцию и силу. По сути своей атомный ледокол — это пароход. Атомный реактор нагревает воду, которая превращается в пар. Он раскручивает турбины, возбуждающие генераторы, которые вырабатывают электричество, поступающее в электромоторы, которые крутят 3 гребных винта.
Толщина корпуса в местах ломки льда 5 сантиметров, но прочность корпусу придает не столько толщина обшивки, сколько количество и расположение шпангоутов. У ледокола двойное днище, так что в случае пробоины вода в корабль поступать не будет.
А чем ледокол отличается от других кораблей?
Ледоколы отличаются наклонной носовой частью, большим водоизмещением (весом) для своего размера и мощностью. Кроме того, они специально усилены, чтобы выдержать удар корабля по льду на большой скорости. Корпус очень толстый и изготовлен из стали, устойчивой к низким температурам. При этом для маневрирования в ледяной воде ледоколы имеют покатые борта и форштевень. Более того, некоторые ледокольные суда имеют корпус, ширина которого в носу больше, чем в корме, чтобы увеличить ширину создаваемого им ледового канала.
Заостренный корпус обычного корабля помогает ему рассекать волны и уменьшать трение между кораблем и водой. В то время как другие суда имеют остроконечный нос, носовая часть ледоколов будет иметь более округлую конструкцию, чтобы судно могло разбивать лед своим весом, а также перемещаться по нему. Старые ледоколы имели обшивку корпуса толщиной до 50 миллиметров, в современных судах используется высокопрочная сталь с пределом текучести до 500 МПа, обеспечивающая повышенную прочность при меньшем весе и толщине стали.
Точно так же, несмотря на прочный корпус, требуется дополнительное усиление конструкции для того, чтобы судоразделитель мог эффективно выполнять свои обязанности. Фактически конструкция носовой части ледоколов является важным элементом, поскольку судну необходимо преодолевать ледяные воды.
С двумя гребными винтами, установленными как на носу, так и на корме, и носовым подруливающим устройством эти суда выделяются из толпы и эффективно маневрируют на льду.
Еще одна важная особенность современных ледоколов по сравнению с другими судами — это мощность, которую они дают, чтобы прокладывать путь другим судам в ледяных водах.
Итак, ледоколам нужна мощность. Откуда ее брать? Все просто — из ядерной энергии.
Например, на атомном ледоколе «50 лет Победы» установлены 2 ядерных реактора мощностью по 170 мегаватт каждый. Мощности этих двух установок достаточно, чтобы снабжать электричеством город с населением в 2 млн человек. Ядерные реакторы надежно защищены от аварий и внешних ударов. Ледокол может выдержать прямое попадание в реактор пассажирского самолета или столкновение с таким же ледоколом на скорости до 10 км/ч.
Кстати, реакторы заправляют новым топливом раз в 5 лет.
Какие страны строят атомные ледоколы?
Россия или Советский Союз — единственная страна в мире, строящая атомные ледоколы. Такие судна были специально построены с учетом стратегической важности Северного морского пути и более очевидной необходимости гарантировать безопасность российских торговых судов зимой и зависимость арктических поселений от поставок.
Россия обладает единственным в мире атомным ледокольным флотом, призванным на основе применения передовых ядерных достижений решать задачи обеспечения национального присутствия в Арктике. С его появлением началось настоящее освоение Крайнего Севера. Это обусловлено тем, что все северные границы государства — морские, и проходят они по водам Северного Ледовитого океана, моря которого почти весь год покрыты льдами, за исключением части Баренцева моря.
Около 30 лет назад более 50 советских караванов кораблей застряли во льдах восточного Арктического региона. Многие населенные пункты СССР зависели от грузов и продовольствия, которые должны доставлять корабли, да сама ситуация представляла опасность для экипажа. К счастью, в составе флота был атомный ледокол «Ленин». Благодаря своей мощности и источнику ядерного топлива он спас сотни жизней в ходе одной из самых масштабных и успешных спасательных операций в истории. Корабль выведен из эксплуатации в 1989 году и оставлен на базе атомных ледоколов в Мурманском фьорде, а затем стал музеем.
Зачем нужны ледоколы?
Вообще идея ледокола существует очень давно, с первых дней полярных исследований. Marine Insight сообщает, что еще в XI веке люди создавали первые прототипы специальных кораблей для плавания по северным морям. Конечно, по большей части это были лодки с усиленным корпусом.
Сегодня к основным функциям ледокольного корабля относится расчистка торговых путей в ледяной воде, особенно зимой. Хотя суда, следующие по этим торговым маршрутам, таким как Балтийское море, Морской путь Святого Лаврентия, Великие озера и Северный морской путь, предназначены для плавания в ледяных водах, сезонные ледовые условия затрудняют движение судов.
Таким образом, ледоколы сопровождают торговые суда при пересечении этих районов, чтобы обеспечить беспрепятственное плавание судов. Помимо очистки прохода для грузовых судов, ледоколы также широко используются для поддержки исследовательских программ, проводимых в полярных регионах.
Какой ледокол самый мощный?
Ответ однозначный — «Арктика».
Шесть из десяти российских атомных гражданских кораблей в настоящее время относятся к этому классу. Первые четыре класса выведены на пенсию, а два остаются в строю по состоянию на 2020 год.
Сейчас головное судно второй серии атомных ледоколов типа «ЛК-60Я» — это самый мощный ледокол в мире.
Эти ледоколы имеют двойной корпус, толщина внешнего корпуса в районах ледоколов составляет около 48 мм, а в других — 25 мм. Между внутренним и внешним корпусами находится водяной балласт, который может перемещаться для облегчения ледокольной проводки. Корабли класса «Арктика» могут ломать лед, продвигаясь вперед или назад. Хотя у них есть два реактора, обычно для подачи энергии используется только один, а другой находится в режиме ожидания.
Атомный ледокол может служить нескольким целям. Эти суда использовались в ряде арктических научных экспедиций и регулярно форсировали грузовые и другие суда, проходящие по Северному морскому пути, сквозь льды. Главной особенностью, которая делает эти чудеса судостроения такими особенными, является их почти полная независимость от любого традиционного топлива, поэтому они могут работать автономно почти 70 лет.
А какой ледокол — новейший?
«50 лет Победы» — новейший из семи кораблей серии атомных ледоколов класса «Арктика». Построен на Балтийских и Адмиралтейских верфях в Санкт-Петербурге. Строительство корабля началось в октябре 1989 года на Балтийском заводе, но было остановлено в 1994 году из-за проблем с финансированием и возобновилось в 2003 году. Строительство ледокола заняло почти 18 лет, и в конце 2007 года ледокол был готов к эксплуатации.
Корабль представляет собой модернизированный вариант ледокола класса «Арктика», имеет двойной корпус и носовую часть в форме ложки. Форма судна увеличивает ледокольные возможности, а корпус покрыт полимерной краской для уменьшения трения. Он имеет общую длину 160 м, ширину 30 м, осадку 11 м и глубину 17,2 м. Водоизмещение 25 840 тонн. Судно может пробивать лед глубиной до 2,8 метров на постоянной скорости.
В Северном Ледовитом океане ледокол может достичь любой точки в любое время года. Согласно спецификации судостроителя, корабль может свободно двигаться, преодолевая плоский лед толщиной до 2,8 метра. Но судно, как правило, не все время встречается с плоским льдом; ледяные гряды могут достигать толщины от 5 до 20 метров, и ледокол может проходить через них не плавно, а рассекая лед, как топор, рубящий дрова: медленно, рубя один кусок, затем другой. Судовая надстройка прочная и устойчивая, и она способна на такой подход.
«Победа» оснащена цифровой автоматизированной системой управления. Был модернизирован комплекс биологической защиты и добавлен экологический отсек. На корабле есть вертолетная площадка, подходящая для вертолета МИ-2 или МИ-8. Судовая энергетическая установка включает в себя два реактора: один для подачи энергии, а другой находится в режиме ожидания.
Какой ледокол будет следующим?
Весь мир ждет постройки атомных ледоколов проекта 10510 «Лидер» (ЛК-120Я) — проект российских атомных ледоколов мощностью 120 МВт с ядерной силовой установкой. Главные задачи данных судов: обеспечение круглогодичной навигации по Северному морскому пути и проведение экспедиций в Арктику. За счет увеличенной ширины корпуса предполагается проведение крупнотоннажных судов.
Серию из трех ледоколов планируется построить на мощностях строящегося дальневосточного судостроительного комплекса «Звезда» в Приморском крае.. Он возводится консорциумом во главе с «Роснефтью». Финансирование будет на 100% произведено из федерального бюджета России в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 15.01.2020 № 11 «Об осуществлении бюджетных инвестиций в строительство головного атомного ледокола проекта 10510 «Лидер»» (было подписано Д. Медведевым за несколько часов до отставки 15 января 2020 года); стоимость строительства оценена в 127,5 млрд рублей. Дальнейшие ледоколы проекта «Лидер» могут быть построены по концессии.
Строительство первого ледокола началось 6 июля 2020 года; срок ввода в эксплуатацию назначен на 2027 год. В 2023 году планируется закладка следующих ледоколов, а сдача заказчику ФГУП «Росатомфлот» до 2033 года.
От ледоколов класса «Лидер» ожидают значительного увеличения ледопроходимости: согласно расчетам, новые ледоколы смогут свободно идти в сплошном льду толщиной до 4,3 метра. На деле это означает «где и когда угодно, по всей Арктике».
Можно ли путешествовать на ледоколе?
Да. Но это стоит недешево.
Оказаться на вершине планеты, пересечь Северный Ледовитый океан на одном из самых мощных атомных ледоколов мира, исследовать исторические места на Земле Франца-Иосифа, покататься на лодках-«зодиаках», рассматривая белых медведей и моржей, возможно. Различные туристические компании предлагают подобраться на атомном ледоколе к «вершине мира» за $28 000 – $45 000 (2–4 млн рублей). Обычно путешествия планируются на лето.
Как работает ледокол;;
Транспортировка грузов морским путем в условиях Севера сопряжена с трудностями. Толстая корка льда, покрывающего поверхность океана, сковывает движения судов, делая обычное плавание невозможным.
Чтобы решить эту проблему, используют вспомогательные суда – ледоколы.
Эти мощные корабли способны ломать ледяное покрытие, создавая проходы для транспортных караванов.

Принцип работы ледокола
Из школьного курса физики известно, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая объект вверх и равная весу вытесненной жидкости. На судно же, находящееся во льдах, действует дополнительно боковое давление, которое способно раздавить обычный корабль, будто яичную скорлупу. По этой причине сечение корпуса ледокольного судна выполняют в форме ореха, а ватерлинию делают ниже самой широкой части ледокола. Силы, действующие на ледокол, будут стараться вытолкнуть его, не раздавливая.
Особенности конструкции ледокола на этом не заканчиваются. За утолщенной обшивкой ледокола скрывается система усиленных шпангоутов и стрингеров. Весь корпус корабля разделен водонепроницаемыми перегородками на несколько отсеков. По ватерлинии проходит «ледовый пояс» - усиленная полоса, способная противостоять жестким льдам.
В носовой и кормовой части корпуса судна имеется скос обводов. Сделано это для того, чтобы ледоколу было проще двигаться во льдах в челночном режиме, то есть вперед и назад. Чтобы преодолеть трение корпуса о массу льда, используют также особое омывающее устройство, имеющее мелкие отверстия, через которые прокачиваются пузырьки воздуха.
Действие ледокола – это не простая колка льда, как могло бы следовать из названия судна. Следует учитывать, что часть корабля, которая выносится из воды и наползает на пласт льда, перестает уравновешиваться и приобретает дополнительный вес. Поэтому ледоколу удобнее не колоть лед, а ломать его своей массой. Движения судна в чем-то действительно напоминают работу челнока: ледокол отступает назад, а затем всей своей массой налетает на кромку ледяного покрытия. Энергия многократных ударов позволяет эффективно разбивать торосы в несколько метров толщиной.
Изобретатели задумались над тем, как сделать работу ледокола еще эффективнее. Попытки растапливать лед или разрезать его по ходу движения судна устройствами в виде фрезы себя не оправдали. И тогда возникла идея попробовать не работать судном как колуном, а использовать принцип действия бритвенного лезвия.
Суть изобретения состоит в том, что видоизмененный ледокол делится на надводную и подводную части, соединенные между собой узкими и острыми ножами. Подобная схема позволила бы существенно уменьшить расход энергии и ускорить движение во льдах. Пока такие корабли только проектируются, но уже получили название полупогружных судов.
Атомный ледокольный флот
Для эффективного освоения Арктического региона и обеспечения северных областей СССР были необходимы мощные корабли, способные пройти сквозь самые толстые льды и провести за собой транспортные судна. С появлением первого атомного ледокола навигация по северному морскому пути существенно увеличилась, а к 80м годам, благодаря новым атомным кораблям повышенной мощности, транспортные конвои под предводительством стальных гигантов льда и атома стали ходить чуть ли не круглогодично.

Сердцем ледокола является силовая установка, состоящая из двух ядерных реакторов.

Электрогенераторы, подающие ток на электродвигатели.

Чтобы ориентироваться во всей системе ледокола, даже для стандартного моряка требуется как минимум 3 года подготовки, поэтому экипаж укомплектовывается выпускниками специализированных вузов, таких как Государственная морская академия им. адмирала С.О. Макарова.


В этом помещении расположены электродвигатели, которые с помощью силы тока приводят в движение оси, соединённые с гребными винтами.

У атомных судов есть неоспоримое преимущество — огромная мощность при небольшом расходе весьма долговечного топлива (что исключает необходимость в дозаправке прямо посреди сурового климата).
Он способен выполнять работу ТЭЦ – давать электричество, опреснять и согревать воду.
Но есть и существенные недостатки — потенциальная возможность аварии с самыми катастрофическими последствиями, сложность утилизации отходов топлива и самих реакторов.
Одного заряда уранового топлива хватает на 5-6 лет непрерывной эксплуатации, т.е. всё это время судно может фактически находиться в море, не возвращаясь в порт...если бы не необходимость в провизии: одной загрузки продовольствия достаточно для 7 месяцев плавания - в любом случае солидный срок.
Но как быть с водой? Для обеспечения пресной водой нужд экипажа и оборудования на судне установлены опреснители морской воды, способные выдавать 120 тонн пресной воды в сутки. Соляной остаток, выделяемый из этой воды, подходит для пищевой продукции, но за ненадобностью сбрасывается за борт.

Перемещение по внутренностям ледокола сопряжено постоянными спусками и подъёмами по крутым и узким лестницам.


Так как ледокол - ядерный объект, ему необходима сверхпрочная защита, которой он в должной степени обеспечен. Если в борт отсека ядерного реактора ледокола на полном ходу врежется аналогичное судно, реактор не получит повреждений и сможет работать дальше.

Падение самолёта не нанесёт ущерба ядерной установке и не вызовет перебоев в работе.
Что касается прокладывания фарватера во льдах, то судно вовсе не режет лёд, как это может показаться, а именно раскалывает его, наседая на него носовой частью. Поэтому при движении через плотное ледовое покрытие раздаётся громкий звук от ударов носа о льдины, а корпус судна сильно вздрагивает.
Как устроен Большой адронный коллайдер и зачем он нужен
Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель частиц в мире. Многие думают, что он способен уничтожить планету, создав черные дыры или опасную материю. Разбираемся, возможно ли это и зачем на самом деле нужен БАК.