В. И. Каштелян А. Я. Рывлин
О. В. Фаддеев В. Я. Ягодкин
ЛЕДОКОЛЫ
СУДОСТРОЕНИЕ
1972
.||Ц()К<1.1Ы
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ» ЛЕНИНГРАД 1972
АВТОРЫ:
В. И. КАШТЕЛЯН
А. Я. РЫВЛИН
О. В. ФАДДЕЕВ
В. Я. ЯГОДКИН
•
Рецензенты:
А. Н. Василевский!
к. т. н. Ф. М. Кацман
Научный редактор:
А. А. Родионов
D книге «Ледоколы» обобщен опыт,
накопленный при создании и проектировании
ледоколов, освещены способы расчета
их ледовых качеств,
особенности конструкции
и устройства и определены пути
дальнейшего совершенствования.
Дано описание всех построенных отечественных
и современных зарубежных ледоколов,
проанализированы условия их работы,
рассмотрены основные ледовые качества ледокола
(ледовая ходкость, ледовая прочность,
маневренность, условия заклинивания),
методы оценки этих качеств,
разработанные советскими специалистами;
отмечены особенности конструкции основных
механизмов и систем ледоколов;
приведены рекомендации по их проектированию.
Значительное место в книге
отведено особенностям выбора формы
корпуса, главных размерений, мощности
энергетической установки.
Приведены данные по конструкции
корпуса ледокола и зависимости для назначения
прочных размеров набора и обшивки.
Проанализированы условия работы гребной
электрической установки,
приведены схемы ГЭУ ледоколов,
находящихся в эксплуатации;
сформулированы требования,
предъявляемые к этим схемам.
Рассмотрены особенности конструкции
и расчета специальных ледокольных систем
(креновой и дифферентной, системы охлаждения
двигателей, гидросистем).
Представлены материалы по некоторым
общесудовым устройствам
(буксирному, рулевому и вертолетному).
В заключительном параграфе книги указаны
особенности системы управления ледоколом,
освещены перспективы и направление ее развития.
Табл. 28, илл. 150, библиогр. 44 назв.
ОТ АВТОРОВ
Технический прогресс в ледо-
кольном флоте за краткую историю его существования (около
100 лет) огромен. Хотя ледокол как самостоятельный тип специа-
лизированного судна уже вполне сформировался, возможности
его совершенствования еще далеко не исчерпаны. От них в значи-
тельной степени зависит дальнейшее повышение экономической
эффективности грузоперевозок во льдах. Уже сейчас перевозки
грузов морем с применением ледокольной проводки обходятся
значительно дешевле железнодорожной перевозки [42]. Даль-
нейшее совершенствование ледоколов позволит добиться еще
более высокой их эффективности.
По мнению авторов, ледокол является наиболее рациональным
(с точки зрения соответствия своему назначению, экономичности
энергетических затрат и простоты конструкции) средством обес-
печения мореплавания во льдах. Эту точку зрения разделяют
также зарубежные специалисты А. Ватсон, С. Ландтман, Я- Ян-
сон и др. Орудия, основанные на новых принципах разрушения
льда, не могут полностью заменить ледокол. Совершенствование
ледокола будет связано в основном с оборудованием его совре-
менными средствами борьбы со льдом (например, такими, как
судовые устройства и системы, предназначенные для повышения
ледопроходимости, использующие новые способы разрушения
льда, очистки канала от битого льда, защиты винтов от ледовых
повреждений и т. д.). Иными словами, ледокол будущего должен
быть снабжен совершенными техническими средствами, необхо-
димыми ему для наилучшего выполнения своих основных функций.
В этом смысле ледоколостроение представляет широкие твор-
4
ческие перспективы для изучения проблем, связанных с его раз-
витием.
Работая над книгой, авторы стремились уделить основное
внимание подбору полноценного справочного материала по по-
строенным ледоколам, а также отразить современные взгляды
на принципиальные вопросы конструирования ледоколов. От-
дельные вопросы, нашедшие достаточно полное отражение в ряде
работ, опубликованных в последние годы, освещены кратко.
Это относится в первую очередь к проектированию энергетиче-
ской установки ледоколов, электропривода и др.
Отечественная наука о ледоколостроении опережает уровень
знаний, достигнутый в этой области за рубежом. Современное
советское ледоколостроение прочно стало на научную основу.
Поэтому авторы стремились наиболее полно отразить в книге
существующие методы оценки ледовых качеств, без которых сей-
час немыслимо проектирование ледоколов, их эксплуатация
и организация ледового плавания.
Успехи отечественного ледоколостроения связаны с деятель-
ностью целого ряда выдающихся русских и советских ученых,
инженеров и судоводителей. В первую очередь это проф.
Д. И. Менделеев и адмирал С. О. Макаров, которые были ини-
циаторами и руководителями постройки ледокола «Ермак», а за-
тем академики А. Н. Крылов и Ю. А. Шиманский, проф.
Л. М. Ногид и доцент И. В. Виноградов, а также и другие. Вид-
ная роль в строительстве ледоколов принадлежит талантливым
советским инженерам В. И. Неганову, А. Н. Василевскому,
Б. Я. Гнесину, А. М. Загю, А. С. Колесниченко, А. К. След-
зюку, А. А. Стефановичу и другим. Велика роль выдающихся
советских капитанов Н. М. Николаева, М. В. Готского,
П. А. Пономарева и их последователей.
Глава I книги посвящена краткому описанию отечественных
и иностранных ледоколов. В ней приведены данные справочного
характера практически по всем современным ледоколам, дана
классификация ледоколов, рассмотрены ледовые условия пла-
вания и особенности работы ледокола во льдах.
Главы II и III посвящены основным ледовым и мореходным
качествам. В этих главах изложены расчетные методы оценки
ледовой ходкости, ледовой прочности, маневренности и закли-
нивания во льдах, а также ходкости на чистой воде, остойчиво-
сти и др. Расчетные зависимости учитывают влияние основных
характеристик ледокола и параметров внешней среды на его
ледовые и мореходные качества. Приведенные методы являются
оригинальными и базируются на теоретических и эксперимен-
тальных исследованиях в натурных условиях и в ледовом бас-
сейне. Некоторые из них публикуются впервые, например ме-
тоды оценки ледовой ходкости с учетом формы обводов корпуса,
маневренных качеств, анализ заклинивания и др.
5
В главе IV рассмотрены вопросы, связанные с определением
основных элементов ледокола и формы обводов его корпуса.
Авторы стремились научно обосновать выбор водоизмещения,
главных размерений, мощности и параметров, характеризующих
форму обводов корпуса проектируемого ледокола.
Содержащийся в главе V анализ архитектурных типов ледо-
колов и их общего расположения иллюстрирован примерами,
взятыми из практики.
В главе VI описывается конструкция корпуса ледокола и
приведена методика расчета прочных размеров корпусных кон-
струкций.
Главы VII, VIII и IX посвящены энергетической установке,
основным системам и устройствам ледокола. При этом главное
внимание уделено особенностям их работы в ледовых условиях.
В этом аспекте освещены вопросы проектирования гребных элек-
трических установок, креновых, дифферентных и гидромехани-
ческих систем, а также буксирного и рулевого устройств.
Параграф 9 гл. II, гл. IV и § 27, 28 гл. VIII напи-
саны В. И. Каштеляном; гл. I, III, § 6, 8, 10 гл. II, гл. V, § 29
гл. VIII и § 30, 32, 33 гл. IX — А. Я. Рывлиным; гл. VI, § 7
гл. II и § 31 гл. IX — О. В. Фаддеевым; гл. VII — В. Я. Ягод-
киным.
Авторы приносят благодарность инж. А. А. Родионову,
взявшему на себя труд редактирования книги, а также рецен-
зентам инж. А. Н. Василевскому и канд. техн, наук Ф. М. Кац-
ману.
Замечания по книге просим присылать в издательство «Судо-
строение» по адресу: 191065, Ленинград, Д-65, ул. Гоголя, 8.
ГЛАВА I
МОРСКИЕ ЛЕДОКОЛЫ
И УСЛОВИЯ
ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
§ 1
Современные морские
ледоколы
Ледоколом в современном по-
нимании этого термина является судно, предназначенное для
разрушения ледяного покрова и проводки транспортных судов
во льдах.
Назначение ледокола определило следующие его основные
конструктивные черты, отличающие ледокол от других судов:
— специальные обводы корпуса;
—	высокую местную и общую прочность корпуса, особенно
в оконечностях;
—	мощную и высокоманевренную энергетическую установку;
—	прочные винты и руль;
—	специальные устройства (буксирное, вертолетное и др.);
—	специальные системы (креповая, дифферентная и др.);
—	высокая автономность и живучесть.
История ледоколостроения насчитывает около 100 лет. Об-
щее количество ледоколов, введенных в строй за этот период,
превышает 130, а суммарная мощность их энергетических уста-
новок достигает 900 000 л.с.
Первый ледокол Пайлот был создан в России в 1864 г. крон-
штадтским промышленником М. О. Бритневым.
В 1871 г. с использованием чертежей Бритнева в Германии
был построен ледокол Айсбрехер 1. На основании опыта работы
кронштадтского ледокола носовой оконечности этого судна было
придано тупое, «ложкообразное» очертание с криволинейным
форштевнем. Миделевое сечение было сделано полукруглым.
В дальнейшем такой тип ледокола, названный «гамбургским»,
получил распространение в Западной Европе и в течение 25 лет
после постройки Пайлота являлся основным типом ледокола
7
за границей. Как показала практика, ледоколы «гамбургского»
типа оказались мало пригодными для работы в заснеженных ц
торосистых льдах.
Ледоколостроение начало быстро развиваться в Финляндии,
Дании и Швеции; в США, на Великих озерах, появились ледо-
колы «американского» типа, которые были оборудованы носо-
вым винтом и имели специфическую форму носовой оконечности.
Первыми из них были пароход Се. Мария, построенный в 1893 г.,
и паромы для пролива Маккинак. Основным назначением но-
сового винта являлось отбрасывание льдин от носовой оконеч-
ности и размывание торосов при работе его на задний ход.
Всего к началу XIX в. было построено около 40 ледоколов.
Большую часть из них составляли сравнительно небольшие ле-
доколы-буксиры, паромы-ледоколы, ледоколы для работы в
устьях рек, каналах и гаванях. Эти ледоколы имели длину от
30 до 45 м, мощность паровой энергетической установки от 150
до 1300 л. с.
Постройка Россией в 1899 г. ледокола Ермак (рис. 1) оказала
громадное влияние на все мировое ледоколостроение. Техниче-
ские условия на постройку ледокола Ермак были разработаны
С. О. Макаровым. Ермак отличался от всех построенных до него
ледоколов размерениями, мощностью, числом винтов (три кор-
мовых винта), формой и конструкцией корпуса, наличием ряда
специальных устройств и систем (например, креновой системы).
Форма корпуса ледокола Ермак удачно сочетала высокие ледо-
кольные и ледорезные свойства. Носовые шпангоуты имели
форму клина, способствующую разрушению ледяного покрова
вертикальным давлением и перемещению разломанных льдин
вдоль бортов, а очертания мидель-шпангоута были близки к тра-
пеции. Успешная работа Ермака, получившего название ледо-
кола «русского» типа, в тяжелых льдах подтвердила преиму-
щества этого ледокола перед «гамбургским» и «американским»
ледоколами.
Свое развитие «русский» тип ледокола получил в построен-
ных по заказу России в период первой мировой войны ледоко-
лах, имевших мощность энергетических установок от 4 000 до
10 000 л. с.: Красин, Степан Макаров, Козьма Минин, Добрыня
Никитич и др. Необходимо заметить, что в этот период все ле-
доколы строились Россией на заграничных верфях.
Важной вехой в развитии ледоколостроения явилась по-
стройка Швецией в 1932 г. ледокола Имер, впервые оборудо-
ванного дизель-электрической энергетической установкой. При-
менение электродвижения позволило повысить мощность, улуч-
шить маневренные и тактические качества ледоколов. По типу
Имера начали строиться ледоколы в различных странах (ледо-
кол Сису — Финляндией в 1939 г., серия ледоколов типа Уинд
в 1943—1945 гг.— США и др.). Немаловажным было первое
8
применение на американском ледоколе Раритан (1939 г.), а за-
тем на ледоколах типа Уинд сварной наружной обшивки
корпуса.
В 1953 г. вступил в строй финский ледокол Войма, оборудо-
ванный двумя кормовыми и двумя носовыми винтами. Войма
послужила прототипом для большинства ледоколов прибалтий-
Рис. 1. Ледокол Ермак
ских стран, построенных в последующие годы, которые часто на-
зывают ледоколами «европейского» типа.
В СССР строительство мощных морских ледоколов началось
в 1936 г. с постройки ледокола Сибирь, С тех пор наша страна
прочно занимает ведущее место в мировом ледоколостроении.
С 1954 г. были построены: серия из трех ледоколов типа Капитан
Белоусов, пять мощных ледоколов типа Москва, большая серия
ледоколов типа Василий Прончищев.
Наиболее крупным достижением современного ледоколострое-
ния явилась постройка в 1959 г. в СССР первого в мире ледокола
с энергетической установкой на ядерном топливе — атомохода
Ленин.
9
Активно ведется строительство ледоколов прибалтийскими
странами, Канадой и США. Так, Финляндией был введен в строй
ледокол Войма, ледоколы типов Карху и Тармо\ на верфях
«Вяртсиля-консернен» за период 1953—1970 гг. было построено
19 ледоколов общей мощностью свыше 250 000 л. с. Швеция
ввела в строй Оден, Тор и Ньерд, Дания — ледоколы типа
Данбьёрн, ФРГ — ледокол Ганзе, ПНР — ледокол Перкун.
Канада в 1953 г. построила ледокол Д’Ибервилль, а затем
Лабрадор, Дж. А. Мак-Дональд и, наконец, мощный ледокол
Луи С. Сан-Лоран (два последних — «русского» типа с тремя
кормовыми винтами). В США создан ледокол Глэсье и ведется
подготовка к строительству новых мощных ледоколов [36].
Ледоколы начали строить даже такие страны, как Аргентина
и Япония (первая — ледокол Хенераль Сан-Мартин, а вторая—
Фудзи). Проекты новых мощных ледоколов с энергетическими
установками различных типов (в том числе и атомными) разра-
батываются в ряде стран: Японии, Финляндии, США и др. Наша
страна имеет наиболее крупный и современный ледокольный
флот. Прежде чем перейти к описанию современных отечествен-
ных и иностранных ледоколов, целесообразно рассмотреть прин-
ципы, по которым они классифицируются. Так, применяется
классификация по отдельным конструктивным признакам (ле-
доколы «русского», «американского», «финского» типов) и по
району плавания (морские, портовые, озерные, речные). Однако
наиболее часто классифицируют ледоколы по назначению, от
которого в первую очередь зависит мощность и другие основные
его элементы. Таким образом, различают ледоколы-лидеры, ко-
торые возглавляют проводку судов, следуя впереди каравана и
прокладывая канал во льдах; линейные ледоколы, которые вы-
полняют работу по проводке, околке и буксировке судов, и вспо-
могательные, используемые для кантовки судов, их околки и бук-
сировки.
Официальная классификация ледоколов в СССР пока
отсутствует. Однако попытки создания такой классификации уже
предпринимались (см. БСЭ, изд. 2, т. 24, стр. 436, а также [5],
[20] и др). За Рубеком ледоколы классифицирует Норвежский
Веритас, который делит их на два класса: «арктический ледокол»
и «ледокол». В данной книге для удобства изложения прини-
мается условная классификация ледоколов по мощности.
Класс I — мощные ледоколы, имеющие мощность главных
двигателей свыше 25 000 л. с., которые обычно используются
в качестве лидеров или линейных ледоколов при проводке судов
в арктических и замерзающих неарктических морях.1 Ледоко-
лами данного типа являются Ленин, Москва.
1 В связи со строительством новых сверхмощных ледоколов назревает
вопрос о выделении их в самостоятельный высший класс.
10
Класс II — средние ледоколы, имеющие мощность двигате-
лей 12 000—25 000 л. с.. Они обычно используются в качестве
линейных ледоколов для работы по проводке судов в арктических
и замерзающих неарктических морях. К судам этого класса от-
носятся ледоколы Красин, Сибирь.
Класс III — малые ледоколы, называемые обычно вспомо-
гательными, поскольку они выполняют вспомогательные функ-
ции; мощность их двигателей 6000—12 000 л. с. Такими ледоко-
лами являются суда типа Василий Прончищев.
§ 2
Отечественные ледоколы
Отечественный ледокольный
флот вплоть до 1954 г. состоял из ледоколов, построенных в
1900 — 1938 гг., оборудованных паровыми энергетическими
Рис. 2. Продольный разрез ледокола Сибирь
1 — паровые машины; 2 — ахтерпик; 3 — румпельная; 4 — шахты МО; 5 ~ слу-
жебнобытовые помещения; 6 — жилые помещения; 7 — форпик; 8 — кладовые; 9 —
судовая электростанция; 10 — вспомогательные механизмы; 11 — котлы
установками. Из их числа в настоящее время продолжают ра-
ботать ледоколы Красин, Сибирь, Сибиряков, Илья Муромец
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 гладко-
палубные суда без седловатости с рубкой (рис. 2 и 3). Все три
винта расположены в корме и связаны прямой передачей с па-
ровыми поршневыми машинами. Ледоколы имеют стальной кле-
паный корпус, набранный по поперечной системе, и клепаную
наружную обшивку с двухслойным ледовым поясом по всей
11
длине. Штевни и руль — стальные, литые. Число главных по-
перечных водонепроницаемых переборок — 9—10. Непотопляе-
мость обеспечивается при затоплении двух любых отсеков. Энер-
гетическая установка ледоколов состоит из трех вертикальных
Рис. 3. Боковой вид ледокола Красин
1 — днфферентный отсек; 2 — жилые помещения; 3 — цепной ящик; 4 — грузовой
трюм; 5 — котельное топливо; 6 — котельное отделение; 7 — котельная шахта; 8 —
вспомогательные механизмы; 9 — машинное отделение; 10 — машинная шахта; 11 —
питательная вода; 12 — румпельное отделение; 13 — ахтерпик
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 соотно-
шении 1:1:1). Ледоколы оборудованы паровыми рулевыми
машинами с гидравлическим приводом, паровыми буксирными
лебедками с тяговым усилием на главном барабане 25—30 тс,
Таблица 1
Основные характеристики отечественных ледоколов, построенных до 1941 г.
Ледоколы	^нанб* м.	to 5 Сй S с\	со * Ьч *	^полн’ г	н, м	б
Красин	99,8	21,60	8,70	10 200	12,61	0,545
Сибиряков	78,50	19,20	7,30	5 700	9,70	0,520
Илья Муромец	56,90	15,00	6,05	1950	8,60	0,412
Сибирь	106,90	23,10	8,80	11 000	12,60	0,515
12
креповой и дифферентной системами, имеют буксирный вырез
в корме.
Ледокол Сибиряков (рис. 4) построен в 1926 г. и модернизи-
рован в 1953 г. Илья Муромец (рис. 5) построен в 1941 г. Первый
ледокол оборудован двумя кормовыми гребными винтами и од-
ним носовым винтом, а второй —, одним кормовым и одним но-
совым. Эти ледоколы могут быть отнесены к классу вспомога-
тельных. Их энергетические установки состоят из паровых порш-
невых машин, которые через гребные валы непосредственно свя-
заны с гребными винтами. По архитектурному типу эти ледо-
колы — гладкопалубные суда с рубками; их корпуса имеют кле-
паную конструкцию. Предусмотрены паровые буксирные ле-
бедки, креновая и дифферентная системы и т. п.
Рис. 4. Боковой вид ледокола Сибиряков
1 — форпик; 2 — кладовая; 3 — цепной ягцнк; 4 — грузовой трюм; 5 — машинное
отделение; 6 — котельное отделение; 7 — машинные и котельные шахты; 8 — судо-
вая электростанция; 9 — ахтерпик; 10 — румпельная
Мощность на валах р вал’ Л. с.	Скорость на чистой в°де V4 в, уз	Числен- ность команды, чел	Количество винтов		Тяга винтов Т, тс	Число палуб	Число платформ
			носовых кормовых				
10600	15,0	112	нет	3	90	3	2
8 420	9,5	84	1	2	83	2	1
3440	14,0	54	1	1	35	2	1
10 300	15,5	115	нет	3	90	3	2
13
С 1954 по 1956 гг. в эксплуатацию были введены три одно-
типных 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 водо-
непроницаемыми поперечными переборками на одиннадцать
отсеков» По бортам до жилой палубы простираются продольные
переборки, образующие восемь бортовых цистерн. Непотопляе-
мость судна обеспечивается при затоплении двух любых отсеков.
Предусмотрены две креновые цистерны объемом по 158 ж3 каж-
дая и две дифферентные — объемом по 150 м3.
Основные характеристики ледоколов
Длина наибольшая.............................. 83,2	м
Длина по КВЛ.................................   77,5	м
Ширина:
наибольшая................................... 19,4	м
по КВЛ...................................  18,7	м
Высота борта:
до верхней палубы........................... 9,50	м
до главной палубы....................... 7,15	м
Осадка:
по КВЛ....................................... 6,2	м
наибольшая............................... 7,0	м
Водоизмещение по КВЛ.......................... 4500	т
Дедвейт..........................<......... 1520 т
Коэффициент общей полноты.................. 0,482
Мощность на гребных валах ................. 10	500 л. с.
Скорость на чистой воде.................... 16,5 уз
Тяга гребных винтов при трехузловом ходе и
передаче 2/3 мощности:
на кормовые винты........................ 100 тс
на носовые винты....................... 90 тс
Автономность плавания.......................28	суток
Дальность плавания......................... 8760 миль
Численность команды........................ 85 чел
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 по-
перечная. Шпация в средней части составляет 800 мм, а в носо-
вой и кормовой частях — 700 мм. Толщина наружной обшивки
в средней части 15,5 — 17*мм, в оконечностях 20—25 мм', ледо-
вый пояс бортов по всей длине имеет толщину 30 мм. В средней
14
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 сталь-
ного листа. Ахтерштевень — целиком из литой стали. Руль из-
готовлен 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 при-
вальными брусьями.
Рис. 5. Боковой вид ледокола Илья Муромец
1 — форпик; 2 — грузовой трюм; 3 — жилые помещения; 4 — машинное отделение;
5 — котельное отделение; 6 — румпельная; 7 — ахтерпик
Команда размещается в одно-, двух- и четырехместных каю-
тах. Во всех жилых помещениях предусмотрено водяное отоп-
ление, а в машинных отделениях, прачечной, пекарне и наруж-
ных помещениях — паровое. Воздух, подаваемый для вентиля-
ции жилых помещений, может быть подогрет до + 17° С при
температуре наружного воздуха —30° С.
Грузовыми средствами служат стрелы (две кормовые 10-тон-
ные и две носовые 5-тонные). Ледокол снабжен двумя стано-
выми якорями Холла весом по 2600 кг каждый, одним стоп-ай-
кером 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. Со-
единение руля и баллера защищено от ударов льда специальным
устройством.
Дифферентная система обслуживается электроприводным на-
сосом производительностью 1000 м3/ч, креновая система — на-
15
Рис. 6. Общее расположение ледокола Капитан Белоусов: а — боковой
вид; б — капитанская палуба; в — навигационный мостик; г — баковая
палуба; д — верхняя палуба; е — главная палуба; ж — внутреннее дно
1 — форпик; 2 — ахтерпик; 3 — главные дизель-геиераторы; 4 — гребные электро-
двигатели; 5 — трюм; 6 — катер; 7 — радиорубка; 8 — каюта директора; 9 — каюта
капитана; 10 — каюты комсостава; 11 — лоцманская; 12 — штурманская рубка;
13 — ходовая рубка; 14 — аккумуляторная; 15 — спасательная шлюпка; 16 — ко-
тельная шахта; 17 — машинная шахта; 18 — изолятор; 19 — лазарет и амбулато-
рия; 20 — буфет; 21 — кают-компания; 22 — канцелярия; 23 — плотницкая; 24 —
агрегатная; 25 — каюты команды; 26 — малярная; 27 — рефрижераторная; 28 —
провизионная; 29 — фонарная; 30 — дежурная рубка; 31 — рулевая машина; 32 —
креповые цистерны; 33 —- центральный пост управления (ЦПУ); 34 — столовая ко-
манды; 35 — клуб команды; 36 — шкиперская; 37 — мастерская; 38 — кладовая;
39 — камбуз; 40 — пекария; 41 — механизмы буксирной лебедкн; 42 — прачечная;
43 — бортовые цистерны; 44 — канатный ящик
16
сосом с автоматическим реверсивным электродвигателем. Время
кренования 90 сек (за это время насос перекачает с борта на борт
160 т воды). Ледокол снабжен четырьмя спасательными шлюп-
ками, рассчитанными на 60 человек каждая.
Энергетическая установка состоит из шести дизелей мощ-
ностью по 1625 л. с. каждый, соединенных с электрогенерато-
рами. Генераторы питают четыре гребных электродвигателя
мощностью по 2560 кет каждый. Схема позволяет подключать
гри 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-генера-
торов мощностью по 200 кет каждый, одного — мощностью
72 кет и аварийного дизель-генератора мощностью 15 кет.
Ледоколы типа Капитан Белоусов хорошо зарекомендовали
себя при эксплуатации в условиях зимней навигации в Ленин-
градском, Рижском и Архангельском портах. Они успешно ра-
ботают 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 экс-
плуатации, обусловленную сложностью их энергетической уста-
новки и многочисленностью команды.
В 1961 г. на Адмиралтейском заводе спущено на воду голов-
ное судно большой серии вспомогательных ледоколов Василий
Прончищев. В настоящее время построено более пятнадцати ле-
доколов этого типа. Судно спроектировано как ледокол-буксир,
предназначенный для проводки судов в ледовых условиях пор-
тов и припортовых вод, их околки, буксировки, кантовки и
швартовки [41.
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 от-
секов. В машинных отделениях установлены продольные водо-
непроницаемые переборки, создающие второй борт. Ледокол
оборудован креповыми 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 шпангоу-
тами составляет 600 жж, а в нос от 13-го и в корму от 87-го шпан-
гоута — 680 жж. В оконечностях основные и промежуточные
Рис. 7. Общее расположение ледокола Василий Прончищев: а — продоль-
ный разрез; б — верхняя палуба; в — нижняя палуба
1 — дифферентные отсеки; 2 — румпельное отделение; 3 — цистерна дизельного топ-
лива; 4 ~ кормовые гребные электродвигатели; 5 — буксирная лебедка; 6 — главные
дизель-генераторы; 7 — котельное отделение; 8 — вспомогательные дизель-генера-
торы; 9 — радиорубка; 10 — штурманская рубка; 11 — ходовая рубка; 12 — каюта
капитана; 13 — кают-компания; 14 — носовой гребной электродвигатель; 15 — ме-
дицинский блок; 16 --- двухместные каюты команды; 17 — столовая; 18 — камбуз;
19 — умформеры; 20 — механическая мастерская
шпангоуты поставлены нормально к борту. Ледовый пояс сред-
ней части и кормовой оконечности имеет толщину 16 жж, а в но-
совой части — 18 жж. Материал — легированная сталь. Из этой
18
же стали изготовлен бортовой набор. Связи корпуса, не подвер-
женные ледовым нагрузкам, выполнены из стали марок 09Г2
и Ст. 4с. Форштевень и ахтерштевень лито-сварной конст-
рукции.
Основные характеристики ледокола
Длина наибольшая.............................. 67,7	м
Длина по КВЛ.................................. 62,0	м
Ширина:
наибольшая................................. 18,06 м
по КВЛ.................................. 17,5 м
Высота борта до верхней палубы............. 8,3 м
Осадка по КВЛ................................. 5,5	м
Водоизмещение по КВЛ....................... 2718 т
Коэффициент общей полноты.................. 0,456
Мощность энергетической установки.......... 5400	л. с.
Скорость на чистой воде.................... 14,5 уз
Тяга гребных винтов на швартовых:
а)	при переднем ходе и передаче полной
мощности:
на два кормовых винта................. 52,0 тс
на три винта.......................... 54,0 тс
б)	при заднем ходе и передаче полной мощ-
ности:
на два кормовых винта.................... 38 тс
на три винта.......................... 50 тс
Автономность............................... 17 суток
Дальность плавания при скорости 13 уз . . . . 5700 миль
Численность команды........................ 39 чел
Ледокол снабжен обтекаемым рулем, который представляет
собой лито-сварную прочную раму, обшитую листовой сталью.
В корме предусмотрен буксирный вырез, оборудованный при-
вальными брусьями и кранцами.
Для буксирования судов предусмотрена двухбарабанная
автоматическая электролебедка с тяговым усилием 25 тс на глав-
ном и 10 тс на вспомогательном барабанах.
Команда размещается в двухместных каютах на верхней па-
лубе; комсоставу отведены одноместные каюты на полубаке и
первом мостике. В жилых помещениях предусмотрены искусст-
венная вдувная вентиляция и зимнее кондиционирование воз-
духа, обеспечивающее заданные параметры воздуха при темпе-
ратуре наружного воздуха до — 35° С.
Грузовыми средствами служат стрелы грузоподъемностью
1,5 тс, установленные на лобовой переборке надстройки. Ледо-
кол оборудован дифферентной системой, обеспечивающей воз-
можность изменения дифферента на нос и корму приблизительно
на 1 ж за время не более 12 мин. Креповая 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 затопле-
19
нии одного любого отсека в районе 30—67-го шпангоутов и двух
отсеков в оконечностях. Ледокол снабжен двумя моторными спа-
сательными 28-местными шлюпками из легких сплавов.
Энергетическая установка дизель-электрическая на постоян-
ном 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 кет
при напряжении 400 в.
Гребные винты со съемными лопастями изготовлены из стали.
Диаметр носового винта — 2,7 ж, 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 кет. Имеется стояночный ди-
зель-генератор мощностью 100 кет.
Для оказания противопожарной помощи другим судам ледо-
кол оборудован тремя лафетными стволами, установленными на
ходовом мостике.
Ледоколы типа Василий Прончищев работают почти во всех
замерзающих портах страны, причем в арктических портах ле-
доколы не используют носовой винт и работают только кормо-
выми винтами. Они успешно осуществляют проводку и околку
судов в припортовых водах, а в порту — их кантовку, шварто-
вые операции и т. п. Кроме этого в Балтийском и Охотском мо-
рях 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 Фин-
ляндии по заказу Советского Союза. Позже построены однотип-
ные ледоколы Ленинград (1961 г.), Киев (1965 г.), Мурманск
(1968 г.) и Владивосток (1969 г.). Ледоколы этого типа являются
самыми мощными современными дизель-электрическими ледо-
колами. Они хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации
в Арктике и в неарктических замерзающих морях.
Ледокол Москва — трехвинтовое судно с тремя непрерыв-
ными палубами и удлиненным баком (рис. 8).
Поперечные переборки делят судно на десять водонепрони-
цаемых отсеков. Продольные переборки образуют бортовые ци-
стерны в районе машинных отделений. От форпика до ахтерпика
простирается двойное дно, в отсеках которого размещаются бал-
ластная вода, жидкое топливо, смазочное масло и пресная вода.
В носовой части под платформой оборудованы диптанки; имеются
две пары дифферентных цистерн и четыре пары креновых, че-
тыре небольших грузовых трюма, а также специальные помеще-
ния для хранения провизии и других запасов.
В кормовой части удлиненной палубы бака оборудованы по-
садочная площадка для вертолета и ангар.
Корпус целиком сварной из сименс-мартеновской стали ма-
рок HOAG-44-FK и Coltuf 28. Система набора поперечная. Тол-
20
шина наружной обшивки постепенно увеличивается от 22 в дни-
щевой части до 40 мм по ледовому поясу в средней части и до
52__54 мм в носу. Ледовый пояс простирается на 1 м выше ва-
терлинии, соответствующей максимальной осадке, и на 2,5 м
ниже ватерлинии при минимальной осадке. В носовой части ле-
довый пояс доходит до киля.
Основные характеристики ледокола [8]
Длина наибольшая............................ 122,1	м
Длина по КВЛ................................ 112,4	м
Ширина:
наибольшая.................................. 24,5	м
по КВЛ................................... 23,5	м
Высота борта:
до верхней палубы........................... 14,0	м
до главной палубы........................ 11,5	м
Осадка:
при минимальных запасах...................... 7,9	м
по КВЛ.................................... 9,5	м
наибольшая............................... 10,5	м*
Водоизмещение по КВЛ....................... 13 290 т
' Дедвейт.................................... 4220	т
Коэффициент общей полноты................... 0,51
Мощность:
на фланцах главных двигателей............. 26 000 л. с.
на гребных валах....................... 22 000 л. с.
Скорость на чистой воде...................... 18,6	уз
Тяга гребных винтов на швартовах:
при переднем ходе......................... 226,0 тс
при заднем ходе........................ 141,0 тс
Численность команды........................ 109 чел
Между нижней палубой и двойным дном до 33-го шпангоута
в нос идут три стрингера, в корму — два. Между средней и ниж-
ней 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 верх-
ней 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 диамет-
ром 540 мм. Буксирный вырез в корме снабжен дубовыми при-
вальными брусьями, на которые уложены кранцы с двойной оп-
леткой из стальных и пеньковых тросов.
Жилые помещения рассчитаны на 126 человек; кроме того,
имеется 26 запасных мест. Команда размещается в одно- и двух-
местных каютах. В жилых помещениях и аккумуляторных отоп-
ление водяное, а в машинном отделении, мастерских и кладо-
вых — паровое; в рубках, центральном посту управления —
* Фактически эксплуатационная наибольшая осадка ледокола до-
стигает 11 м.
21
ГС
К»
электрическое. Жилые и служебные помещения оборудованы
вентиляцией высокого и низкого давления.
Грузовыми средствами служат два полноповоротных электри-
ческих крана грузоподъемностью 1,5 тс, установленных на па-
лубе бака, и два крана грузоподъемностью по 10 тс — в кормо-
вой 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 установ-
лено два шпиля с электроприводами мощностью по 52 кет, обес-
печивающие одновременный подъем двух якорей с глубины 80 м.
со скоростью 12 м/мин. Для выполнения швартовных операций
в корме предусмотрен электроприводный шпиль с тяговым уси-
лием 3000 кгс. Автоматическая буксирная лебедка, установлен-
ная в закрытом помещений, имеет два барабана, рассчитанные
на тяговые усилия 60 и 30 тс, и две турачки по 5 тс.
Электрогидравлическая рулевая машина при работе двух на-
сосных 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 ЗОлша/.
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-генера-
торов. В качестве главных двигателей установлены девятици-
линдровые нереверсивные двухтактные дизели «Вяртсиля-Зуль-
Рис. 8. Общее расположение ледокола Москвал а — боковой вид; б — на-
вигационный мостик; в — капитанская палуба; г — палуба бака; д —
главная палуба; е — средняя палуба; ж — нижняя палуба; з — план
трюма
1 — ходовая рубка; 2 -- штурманская рубка; 3, 4 — радиорубка; 5 — лоцманская;
6 -- ангар; 7 — агрегатная; 8 — кладовая СО2; 9 — запасная каюта; 10 — ванная;
11 — ватерклозет; 12 — каюта радиста; 13 — буфет; 14, 15 — каюта директора;
16. 17, 18 каюта капитана; 19 — вертолетная площадка; 20 — катер; 21 — шлюпка;
22 -- лаборатория; 23 — изолятор; 24 — фонарная; 25 — агрегатная; 26 — плотниц-
кая; 27 — малярная; 28 — кузница; 29 — бухгалтерия; 30—32, 40, 41, 43, 44 —
каюты комсостава; 33 — кают-компания; 34—36 — каюты экспедиции; 35, 38 —
учебные классы; 37, 39 — каюты летчиков; 42 — котельная; 45 — дежурная рубка;
46 — столовая команды; 47 — каюты старшин; 48 — библиотека; 49, 50 — боцман-
ские кладовые; 51 — румпельная; 52 — кубрик; 53 — прачечная; 54 — каюты ко-
манды; 55 — люк; 56 — кладовая; 57 — лазарет; 58 — аптека; 59 — операционная;
60 — каюты команды; 61, 62 — умывальная; 63 — душ; 64 — шахта; 65 — пекарня;
66 — гирокомпасная; 67 — парикмахерская; 68, 69 — камбуз; 70 — провизионная;
71 — Цепной ящик; 72 — балластная цистерна; 73 — креповые и дифферентные ци-
стерны; 74 — топливо; 75 — вертолетное топливо; 76 — трюм; 77 — ЦПУ; 78 —
смазочное масло; 79 — агрегатная; 80 — умформеры; 81, 82 — электротехнические
кладовые; 83 — вспомогательные дизели; 84 — машинная кладовая; 85 — холодиль-
ный агрегат; 86 — мастерская; 87 — холодильные кладовые; 88 — трюм; 89 — су-
хой танк; 90, 91 — гребные электродвигатели; 92 — пресная вода; 93 — котельное
топливо; 94 — кормовое дизельное отделение; 95 — носовое дизельное отделение
23
цер» типа 9МН-51. Главные дизели ледокола вращают генераторы
постоянного тока мощностью 2150 кет. Генераторы питают то-
ком три главных электродвигателя: два бортовых одноякорных
мощностью по 5500 л. с. и средний двухъякорный мощностью
11 000 л. с. Регулирование скорости вращения гребного электро-
двигателя и реверс осуществляются изменением величины и на-
правления тока возбуждения главных генераторов. Время ре-
верса гребной установки с «полного вперед» на «полный назад»
составляет 8—9 сек.
Гребные валы в районе дейдвудных труб облицованы оловян-
нистой бронзой. Дейдвудные трубы стальные литые с бронзо-
выми втулками, облицованными тефлоном. Гребные винты со
съемными лопастями изготовлены из мартеновской стали с при-
садкой 3% никеля. Диаметр бортовых винтов 4,82 ж, а среднего
5,80 ж; шаг — соответственно 3,86 и 4,06 ж.
Судовая электростанция состоит из шести синхронных ди-
зель-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 зи-
мой обеспечивают круглогодичную навигацию в портах Ленин-
град 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 боль-
ше. 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
Длина наибольшая.............................. 135,0	м
» по КВЛ................................... 130,0	м
Ширина:
наибольшая................................. 26,0	м
по КВЛ.................................. 25,8	м
Высота борта до верхней палубы............. 16,6	м
Осадка по КВЛ.............................. 11,0	м
Водоизмещение по КВЛ....................... 20 000 т
Дедвейт.................................... 7350	т
Коэффициент общей полноты.................... 0,527
Мощность:
на фланцах главных двигателей.............. 41 400 л. с.
» гребных валах........................ 36 000 л. с.
Упор гребных винтов на швартовах при перед-
нем ходе................................... 320 тс
Скорость на чистой воде....................ок. 20 уз
Численность команды........................ Н6 чел
24
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 12 000 л. с.
каждый. Мощность энергетической установки ледокола будет
распределяться поровну между тремя гребными винтами, т. е.
в пропорции 1:1:1.
Рис. 9. Боковой вид атомохода Ленин
1 — форпик; 2 — трюм; 3 — вспомогательные механизмы; 4 — главные турбогенера-
торы; 5 — реакторы; 6 — днфферентиые насосы; 7 — гребные электродвигатели;
8 — ахтерпик; 9 — румпельная
Арктическая навигация 1960 г. ознаменовалась участием
первого в мире ледокола на ядерном топливе — атомохода
Ленин. Ледокол Ленин явился воплощением достижений совре-
менной отечественной науки и техники [3, 12, 17, 25]. Его со-
здание открыло новые возможности в освоении Арктики.
Основные характеристики ледокола
Длина:
наибольшая............................. 134,0 м
по КВЛ.................................... 124,0	м
Ширина наибольшая......................... 27,6 м
Осадка........................................ 9,6	м
Высота борта.............................. 16,1 м
Водоизмещение............................. 17 280 т
Мощность главных турбин .................. 44 000 л. с.
Скорость на чистой воде................... 18,0 уз
Упор гребных винтов на швартовах при перед-
нем ходе................................... 330 тс
Численность команды....................... 151 чел
Автономность плавания..................... 12 мес
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 шлю-
25
почной палубы имеется взлетно-посадочная площадка и ангар
для вертолета. Дымовая труба отсутствует. Необычно большие
размеры грот-мачты обусловлены ее использованием для венти-
ляции парогенераторной установки.
Применение атомной энергии определило особенности внут-
реннего расположения энергетических, жилых и служебных по-
мещений судна. Корпус ледокола разбит главными поперечными
водонепроницаемыми переборками на двенадцать отсеков. Две
продольные переборки, идущие от второго дна до верхней па-
лубы, образуют по бортам отсеки, в которых размещены главным
образом балластные, топливные и другие цистерны, выше ниж-
ней палубы — различные кладовые, служебные помещения и
каюты команды.
Корпус ледокола Ленин по конструкции значительно отли-
чается от других ледоколов отечественной постройки. Днище,
борта, внутренние палубы, платформы и верхняя палуба в око-
нечностях набраны по поперечной системе, а верхняя палуба
в средней части — по продольной. Размер шпации 800 мм. Про-
межуточные шпангоуты установлены по всей длине судна от
второго дна до жилой палубы. Набор носовой и кормовой око-
нечностей веерный; шпангоуты в этих районах расположены нор-
мально к обшивке.
Наружная обшивка в районе ледового пояса и прилежащие
поясья выше и ниже его выполнены из стали повышенной проч-
ности. 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 об-
шивку 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 каю-
тах. Для жилых, культурно-бытовых и медицинских помеще-
ний на ледоколе использовано водяное отопление с кондициони-
рованием воздуха. В машинном отделении и вспомогательных
помещениях отопление паровое. Предусмотрены мощная холо-
дильная автоматическая установка и большое количество про-
визионных 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 уби-
раются в клюзы заподлицо с обшивкой. Литые якорные цепи
калибра 67 мм имеют длину 325 м.
26
В корме предусмотрен вырез для буксировки судов вплотную,
который снабжен привальными брусьями и кранцами, облицо-
ванными 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 пере-
кладку 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 одновремен-
ном затоплении двух главных водонепроницаемых отсеков.
Ледокол имеет две спасательные шлюпки на 58 человек каж-
дая, две спасательные моторные шлюпки на 40 человек каждая,
два шестивесельных яла, разъездной и буксирный катера. Спуск
и подъем спасательных шлюпок и катеров осуществляется с по-
мощью шлюпбалок скатывающегося типа.
Энергетическая установка ледокола работает по следующей
схеме. Выделяемое в реакторе тепло используется для получе-
ния перегретого пара в парогенераторах. Пар направляется
к главным турбогенераторам, от которых электроэнергия по-
дается на гребные электродвигатели. Якоря гребных электро-
двигателей соединены с гребными валами. Парогенераторы по-
лучают питание от параллельно работающих питательных на-
сосов, так что в случае аварийной остановки одного из насосов
остальные автоматически увеличивают производительность до
необходимого уровня. Управляют всей энергетической установ-
кой ледокола с одного поста.
Биологическая защита атомной установки гарантирует за-
щиту экипажа ледокола от действия радиоактивных излучений,
которые контролируются специальной дозиметрической систе-
мой. Пульт управления этой системы расположен в посту ра-
диационного контроля.
Главные турбогенераторы расположены в двух отделениях:
носовом и кормовом. В каждом отделении установлены две тур-
бины активно-реактивного типа мощностью по 11 000 л. с. Каж-
дая турбина через редуктор соединена с двумя двухъякорными
генераторами постоянного тока длительной мощностью 11 500 л, с,
при номинальном напряжении 600 в. Турбогенераторные агре-
гаты питают три гребных двухъякорных электродвигателя по-
стоянного 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.
27
На ледоколе имеются носовая и кормовая электростанции.
В носовой установлены три турбогенератора, в кормовой — два
турбогенератора и один резервный дизель-генератор мощностью
по 1000 кет каждый. Каждый турбогенератор состоит из конден-
сационной паровой турбины активного типа и генератора пере-
менного тока. Кроме того, на судне предусмотрены два аварий-
ных дизель-генератора.
Эксплуатация ледокола Ленин в Арктике с 1960 г. показала,
что он обладает высокой ледопроходимостью в тяжелых аркти-
ческих дрейфующих льдах, хорошими маневренностью и море-
ходными качествами, а его механизмы работают достаточно на-
дежно. Ледокол успешно осуществлял многочисленные операции
по проводке отдельных судов и караванов в тяжелых сплошных
и битых льдах.
Опыт удачной эксплуатации ледокола Ленин полностью под-
тверждает перспективность применения на ледоколах ядерных
энергетических установок.
§ 3
Ледоколы
зарубежных стран
Современный ледокольный флот
зарубежных стран состоит в основном из судов, построенных по-
сле второй мировой войны (табл. 2), хотя несколько старых ле-
доколов все еще продолжают оставаться в строю. Канада имеет
12 морских ледоколов, США — 9, а прибалтийские страны
(Финляндия, Швеция и Дания) — 20. По одному морскому ле-
доколу имеют Япония, Аргентина, ФРГ и Польша.
Ледоколостроению каждой страны присущи специфические
черты, определяемые природными условиями, а также хозяйст-
венно-экономическими задачами ледокольного плавания.
В Канаде задачи, возлагаемые на ледокольный флот, чрез-
вычайно многообразны. Ледовая навигация в различных райо-
нах страны продолжается почти круглый год. Канадские ледо-
колы, помимо проводки транспортных судов во льдах, выпол-
няют операции по ликвидации речных заторов, перевозке снаб-
жения и пассажиров, проведению спасательных работ и оказа-
нию медицинской помощи, выполнению научных наблюдений
и т. п. К числу современных морских ледоколов Канады отно-
сятся: Д' Ибервилль, Лабрадор, Дж. А. Мак-Дональд и Луи
С. Сан-Лоран.
Ледокол Д'Ибервилль (рис. 10) — гладкопалубное судно,
оборудованное паросиловой энергетической установкой с прямо-
точными машинами закрытого типа, имеющими дистанционное
управление и допускающими длительную перегрузку до 40%
от номинальной мощности. На судне одно машинное и два ко-
28
тельных отделения. Надстройка сдвинута в нос. Предусмотрены
ангар и посадочная площадка для вертолета. Ледокол приспо-
соблен для перевозки 70 пассажиров и около 1500 л/3 груза. Бук-
Рис. 10. Боковой вид ледокола Д’ Ибервилль
1 — форпик; 2 — трюм; 3 — котлы; 4 — паровые машины; 5 — ахтерпик; 6 — рум-
пельная
сирный вырез в корме и устройство для защиты пера руля не
предусмотрены.
Ледокол Лабрадор (рис. 11) построен по образцу американ-
ских ледоколов типа Уинд, но не имеет носового винта. Кроме
Рис. 11. Боковой вид ледокола Лабрадор
обычных ледокольных работ он выполняет функции сторожевого
корабля. Лабрадор — гладкопалубное судно с рубками. Дизель-
электрическая энергетическая установка размещается в трех
дизель-генераторных отделениях. Ледокол оборудован креновой
29
Таблица 2
Основные характеристики современных зарубежных ледоколов
Название ледокола	Страна-судо- владелец	Верфь-строитель и место постройки	Год постройки	Водоизмещение по КВЛ, т	Тип энерге- тической установки
Д' Ибервилль	Канада	«Дэйви Шипбилдинг», Лозон	1953	$000	Паровая машина
Лабрадор	»	«Марин Индастриз», Сорель	1954	5 400	Дизель- электрическая
Дж. А. Мак- Дональд	»	«Дэйви Шипбилдинг», Лозон	1960	9 700	То же
Луи С, Сан- Лоран	»	«Кэнэдиэн Викерз», Монреаль	1969	13 000	Турбо элек- трическая
Монткалм; Вольф	»	«Дэйви Шипбилдинг», Лозон; «Кэнэдиэн Внкерз», Монреаль	1957-1959	3 000	Паровая ма- шина
Сэр Хэмфри Джильберт, Кэмселл	»	«Дэйви Шипбилдинг», Лозон	1959 1959	3 020	Дизель- электрнческая
Уинд	США	«Вестерн Пайл», Сан-Педро	1943-1946	5 390	То же
Мэккинау	»	Толедо	1945	5 210	»
Глэсье	»	«Инголлс», Паска- гула	1955	8 760	»
Войма	Финляндия	«Вяртсиля-консер- иен», Хельсинки	1953	4 415	»
Карху, Мур- тайя, Сампо	»	То же	1958—1960	3 200	»
Оден	Швеция	То же	1957	5 000	»
Туле	»	«Карлскруна варвет»	1953	1 970	»
Тармо, Вар- ма, Тор, Ньёрд	Финляндия Швеция	«Вяртсиля-консер- нен», Хельсинки	1961—1969	5 230	»
Эльбьёрн	Дания	«Фредерикс хавнс Верфгог», Тордок	1954	1 400	»
Данбьёрн, Исбьёрн	»	«Оденсе Стольскиб- сверфт»	1965	3 500	»
Фудзи	Япония	«Ниппон Кокан Кабусикн Кайся»	1965	7 760	»
Хенеоаль Сан- Мартин	Аргентина	«Везер», верфт Зеебек	1954	4 300	»
Ганзе	ФРГ	«Вяртсиля-консер- нен», Хельсинки	1966	3 700	»
Перкун	Польша	«Си У орк»	1962	1 760	»
30
3 000	2	—	52,7	13,0	5,0	7,3	0,429	33	23	4 000	33 14,0
24 000	3	—	Ю1,9	24,4	9,0	13,1	0,590	30	—	16 000	122	17,8
£
Мощность на греб-	
ных валах, л.	с.
кормовых	и - s >С
носовых	К S н о о & ш о
Длина по КВЛ, jw
Ширина по КВЛ, м
Осадка по КВЛ, м
Высота борта, м
Коэффициент пол-
ноты водоизмеще-
ния
Угол наклона фор-
штевня к горизон-
ту, град
Угол входа КВЛ,
град
Дальность плава-
ния, мили
Численность ко-
манды, чел
Скорость на чистой
воде, уз
и дифферентной системами, стабилизатором качки типа Денни-
Браун. В 1958 г, Лабрадор прошел модернизацию.
Ледокол Дж. А. Мак-Дональд (рис. 12) предназначен для
работ в Арктике. Впервые в Канаде на нем предусмотрена греб-
ная установка с тремя винтами в корме при распределении мощ-
ности на гребных валах в пропорции 1:1:1.
Рис. 12. Боковой вид ледокола Дж, А. Мак-Дональд
1 — форпик; 2 — трюм; 3 — главные двигатели; 4 гребиые электродвигатели;
5 — ахтерпик; 6 — румпельная
Рис. 13. Общее расположение ледокола Луи С. Сан-Лоран: а — боковой
вид; б — план рубки III яруса; в — навигационный мостик; г — шлю-
почная палуба; д — палуба бака; е — верхняя палуба; ж — нижняя
палуба
1 — боцманская и плотницкая кладовые; 2 — помещение электропривода брашпиля;
3 — форпик; 4 — грузовые помещения; 5 — жилые помещения; 6 — буксирная ле-
бедка; 7 — кладовые, прачечная; 8 — помещения команды; 9 — шахта машинного
отделения; 10 — рефрижераторная кладовая, столовая команды и пассажиров; 11 —
успокоительные цистерны; 12 — подъемник для вертолетов; 13 — кладовая оборудо-
ваиия вертолетов; 14 — фонарная и малярная кладовая; 15 — румпельное отделение;
16 — цепной ящик; 17 — кладовая запасных частей; 18 — днфферентные цистерны;
19 — помещение носового подруливающего устройства; 20 — топливные цистерны;
21 — котельное отделение; 22 — цистерны питательной воды; 23 — машинное отде-
ление; 24 — ЦПУ; 25 — помещение гребных электродвигателей; 26 — цистерны прес-
ной воды; 27 — машинная кладовая; 28 — механическая и электротехническая кла-
довые; 29 — цистерны топлива и турбинного масла; 30 — цистерна авиационного
топлива; 31 — кладовая запасных частей генератора; 32 — каюта старшего механика;
33 — каюта старшего помощника; 34 — каюта капитана; 35 — каюта 3-го помощника;
36 — каюта 1-го помощника; 37 — каюта 2-го помощника; 38 — помещение вентиля-
торов; 39 — рабочие катера; 40 — рулевая рубка; 41 — кладовая и мастерская
электронного оборудования; 42 — радиорубка; 43 — гидрографическая лаборатория;
44 — штурманская рубка; 45 — каюты администрации; 46 — океанографическая
лаборатория; 47 — каюты радиооператоров; 48 — шахта котельного отделения; 49 —
спасательные шлюпки; 50 — помещение вентиляторов; 51 — вентиляционная шахта
машинного отделения; 52 — помещение вспомогательных турбогенераторов; 53 —
помещение грузовых лебедок; 54 — грузовой люк; 85 —- салон пассажиров; 56 —
кают-компания; 57 — каюта старшего механика; 58 — зубоврачебный кабинет; 59 —
операционная; 60 — лазарет; 61 — каюта врача; 62 — приемная врача; 63 — рефри-
жераторные грузовые помещения; 64 — ангар для вертолетов; 65 — комната отдыха
команды; 66 — комната отдыха пассажиров; 67 — мужская баня; 68 — женская баия;
69 — багажное отделение; 70 — фотолаборатория; 71 — столовая пассажиров и ад-
министрации; 72 буфет; 73 — рефрижераторная кладовая; 74 — камбуз
32
33
Ледокол представляет собой гладкопалубное судно с двумя
главными дизель-генераторными отделениями. Судно имеет гру-
зовые трюмы объемом 1820 ж3, мощное грузовое устройство;
предусмотрены ангар для двух грузовых вертолетов, площадка
для взлета и посадки. Двойной борт не предусмотрен. Средний
винт ледокола цельнолитой. Буксирный вырез в корме и крепо-
вая система отсутствуют.
Наиболее мощный канадский ледокол Луи С. Сан-Лоран
(рис. 13) оборудован турбоэлектрической энергетической уста-
новкой с распределением мощности поровну между тремя кор-
Рис. 14. Боковой вид ледокола Монткалм
1 — форпик; 2 — трюм; 3 — главные двигатели; 4 — ахтерпик; 5 — румпельная
мовыми винтами. Ледокол имеет трюм на 850 т груза и мощное
грузовое устройство, каюты для перевозки значительного числа
научных и медицинских работников и пассажиров. Запас топ-
лива ледокола 2700 т. Он снабжен успокоителями качки системы
«Флюм», подруливающим устройством в носу, креновой системой
с автоматической перекачкой воды. Буксирного выреза в корме
ледокол не имеет, а буксирная лебедка предусмотрена. Ледокол
оборудован взлетно-посадочной площадкой и ангаром для од-
ного большого или двух малых вертолетов. На палубе ледокола
могут быть установлены две самоходные баржи водоизмещением
36 т, предназначенные для разгрузочных работ в рейдовых ус-
ловиях, и стрелы-тяжеловесы для подъема барж на борт.
Кроме перечисленных крупных ледоколов Канада распола-
гает несколькими небольшими ледоколами, такими, как Монт-
калм (рис. 14), Вольф, Сэр Хэмфри Джильберт, Кэмселл и др.
В функции этих судов входит, помимо ледокольных работ в при-
брежных морских водах и устьях рек, также перевозка грузов,
34
расстановка и обслуживание навигационных знаков, спасатель-
ные работы и т. п.
В составе ледокольного флота Канады до настоящего времени
работают несколько старых ледоколов с паровыми машинами:
Н. В. Мак Лин, Эрнст Лапойнт и др.
Специализированными ледокольными судами являются также
канадские ледокольные паромы. Наиболее крупные из них Абег-
вейт (построен в 1947 г., водоизмещение 7500 т, длина 108 м,
ширина 18,3 м, осадка 5,3 м, суммарная мощность на валах
около 15 000 л. с.) и Уильям Карсон (построен в 1955 г., водоиз-
мещение 6900 т, длина 99 ж, ширина 20,7 ж, осадка 5,9 ж, сум-
Рис. 15. Боковой вид ледокольного кабельного судна Джон Кабот
I — форпик; 2 — трюм; 3 — механизмы подруливающего устройства; 4 — кабельные
ганки; 5 — главные двигатели; 6 — гребные электродвигатели; 7 — жилые помеще-
ния; 8 — ахтерпик; 9 — румпельная
марная мощность на валах около 10 000 л. с.). Ледокольные па-
ромы оборудованы дизель-электрическими энергетическими уста-
новками с носовыми винтами. Они выполняют регулярные рейсы
в сравнительно легких ледовых условиях, так как попытки ис-
пользовать их для работы в тяжелых льдах дали неудовлетво-
рительные результаты.
Канада располагает самым крупным в мире ледокольным ка-
бельным судном Джон Кабот (построен в 1965 г., длина95,5 ж,
ширина 18,2 ж, осадка 6,7 ж, водоизмещение 5000 т), оборудо-
ванным двухвальной дизель-электрической энергетической уста-
новкой с мощностью на валах 9000 л. с. Экипаж судна составляет
около 100 человек, дальность плавания достигает 10 000 миль.
Джон Кабот имеет три танка (трюма) для хранения кабеля и
специальные механизмы для обслуживания, укладки и ремонта
кабеля. Судно предназначено для работы в канадских атланти-
ческих водах, проливе Св. Лаврентия и Восточной Арктике.
Оно снабжено креновой системой и подруливающим гидрореак-
тивным устройством в носу. В корме предусмотрена посадочная
палуба и ангар для вертолета (рис. 15).
35
Канадский ледокольный флот отличается большим разно-
образием судов и не имеет в своем составе однотипных ледоколов.
Для канадских ледоколов характерна большая общая полнота
корпуса (б = 0,56 -4- 0,65), выпуклые обводы носовой оконечности
с углом наклона форштевня примерно 30°, малым наклоном борта
у миделя (5—10° к вертикали) и сравнительно острыми образо-
ваниями кормы. Канадские ледоколостроители считают нецеле-
сообразным применять на своих ледоколах автоматические бук-
сирные лебедки и кормовой буксирный вырез, а также устанав-
ливать креновую систему.
Большую часть ледокольного флота США составляют серий-
ные ледоколы типа Уинд (7 судов), совершающие плавания в раз-
Рис. 16. Схема расположения помещений на ледоколе типа Уинд
1 — боцманская кладовая; 2 — форпик; 3 — лебедка якоря; 4 — помещение подачи;
5 — погреб боезапаса; 6 — коридор гребного вала; 7 — кладовая; 8 — ватерклозет и
душ; 9 — электромоторное отделение; 10 — пустой отсек; 11 — каюта командира;
12 — лазарет; 13 — кубрик; 14 — рефрижераторная; 15 — провизионная кладовая;
16 — пресная вода; 17 — рулевая рубка; 18 — салон; 19 — коридор; 20 — карцер;
21 — дизель-генераторное отделение; 22 — топливо; 23 — штурманская рубка; 24— ра-
диорубка; 25 — котельное отделение; 26 — прачечная; 27 — каюты комсостава; 28 —
механическая мастерская; 29 — буксирная лебедка; 30 — погреб боезапаса; 31 —
пресная вода; 32 — грузовой трюм; 33 — тросовая; 34 — ахтерпик; 35 — румпельная
личных районах Арктики и Антарктики (несколько отличаю-
щийся от этих судов главными размерениями ледокол Мэкки-
нау предназначен для работы на Великих Озерах). Построенная
по прототипу шведского ледокола И мер, серия ледоколов Уинд
первоначально имела носовые гребные винты, однако впоследст-
вии они были демонтированы из-за непригодности для работы в
Арктике.
Ледоколы типа Уинд (рис. 16) — гладкопалубные суда с тремя
непрерывными палубами. Корпус разделен на отсеки восемью
поперечными водонепроницаемыми переборками и продольными
бортовыми переборками. Главные дизель-генераторы располо-
жены в трех отсеках. Ледоколы оборудованы креновой и диффе-
рентной системами, пассивными успокоителями качки, буксир-
ным вырезом в корме и автоматической буксирной лебедкой.
Они имеют артиллерийское вооружение как сторожевые корабли
управления береговой охраны США. Ледоколы типа Уинд экс-
плуатируются уже более 20 лет. На них впервые был удачно
36
применен ряд технических новшеств: полностью сварной корпус
из высокопрочной стали, взлетно-посадочная площадка для вер-
толетов, совершенная схема электропривода гребных винтов,
автоматическая система перекачки крен-балласта. Ледоколы
обладают высокой автономностью и надежны в работе. К числу
их недостатков следует отнести плохие мореходные качества
на волнении и неудовлетворительные условия обитаемости; при
работе в тяжелых льдах ледоколы типа Уинд подвержены частым
заклиниваниям.
Рис. 17. Боковой вид ледокола Глэсье
1 — грузовой трюм; 2 — кубрики; 3 — столовая команды и комната отдыха; 4 —
рефрижераторные камеры; 5 — помещение гирокомпаса; 6 — лазарет; 7 — прачечная;
8 — отделение главных дизель-генераторов; 9 — креновые цистерны; 10 — насосное
отделение; 11 — румпельное отделение; 12 — взлетно-посадочная площадка для вер-
толетов; 13 — помещение для хранения баллонов с гелием; 14 — ангар для верто-
летов; 15 — океанографическая лаборатория; 16 — каюты офицеров; 17 — отделение
вспомогательных котлов; 18 — боевой информационный пост; 19 ~ рулевая рубка;
20 — радиорубка; 21 — рентгеновский кабинет; 22 — каюта капитана; 23 — зубо-
врачебный кабинет; 24 — камбуз
Наиболее мощным ледоколом США является ледокол Глэсье
(рис. 17). Форма его корпуса мало отличается от ледокола типа
Уинд. Глэсье — трехпалубное судно с удлиненным баком, ко-
роткой средней надстройкой и развитыми рубками. Корпус раз-
делен на отсеки восемью главными поперечными водонепрони-
цаемыми переборками, а также продольными переборками, об-
разующими второй борт. Имеется грузовой трюм вместимостью
500 tn. Энергетическая установка расположена в трех отделениях
главных дизель-генераторов и одном отделении гребных электро-
двигателей. Ледокол оборудован креновой и дифферентной си-
стемами, буксирным вырезом в корме и буксирной лебедкой.
37
Предусмотрены ангар и взлетно-посадочная площадка для вер-
толетов, а также океанографическая лаборатория. Система уп-
равления гребными электродвигателями и рулем усовершенст-
вованного типа; на марсовой площадке внутри полой мачты раз-
мещен дополнительный пост управления. Ледокол имеет артил-
лерийское вооружение. Недостатками ледокола Глэсье являются
сравнительно небольшой радиус плавания и слабая защита вин-
тов от ледовых повреждений.
Несколько паромов ледокольного типа (например, Вакэйшн-
лэнд) работают в проливах и на Великих озерах в США. Эти суда,
как и канадские паромы-ледоколы, оборудованы носовыми
гребными винтами, имеют большие (по сравнению с ледоко-
лами такой же мощности) размерения и специфичную форму
обводов.
Ледокольный флот США принадлежит управлению береговой
охраны, которое использует суда в основном для обеспечения
ледокольных операций в интересах торгового судоходства, а
также частично для военных и научно-исследовательских целей.
Это оказало влияние на характер развития ледоколов в США.
Американские ледоколы имеют архитектуру, вооружение, оби-
таемость и комплектацию, типичные для военных судов, однако
их техническое оснащение и приспособленность для выполнения
операций по проводке судов достаточно высоки. Ледоколострое-
ние в США начало развиваться довольно поздно, и поэтому оно
(в отличие от канадского) испытало на себе значительное влияние
европейской практики. В частности, форма обводов корпуса
американских ледоколов представляет собой нечто среднее ме-
жду обводами корпуса канадских и европейских ледоколов.
Ледокольный флот Финляндии в 1969 г. насчитывал восемь
ледоколов, в том числе шесть современных ледоколов: Войма,
Карху, Муртайя, Сампо, Тармо, Варма. Финские ледоколы
(так же как ледоколы других прибалтийских стран — Швеции
и Дании) в зимний период выполняют ледокольные работы по
поддержанию навигации в порты Балтийского моря. Объем ра-
бот, выполняемых финскими ледоколами, весьма значителен:
в течение зимы 1966—1967 гг. они прошли во льдах 120 тыс. миль,
провели в сравнительно сложных ледовых условиях 700 судов
и оказали помощь 4400 судам в финских портах [421.
В 1953 г. на верфи «Вяртсиля-консернен» был построен ле-
докол Войма — первый ледокол, на котором установлено два
носовых винта. Это судно послужило прототипом для большин-
ства последующих ледоколов прибалтийских стран. По устрой-
ству и конструкции Войма (рис. 18) мало отличается от ледокола
Капитан Белоусов. Форма обводов ледокола Войма характери-
зуется сравнительно небольшим коэффициентом общей полноты.
Образования носовой оконечности острые; форштевень накло-
нен на 23—25°. Мидель-шпангоут средней полноты с большим
38
развалом бортов в средней части корпуса. Такие образования
корпуса часто называют финскими.
В 1958 г. вступил в эксплуатацию финский ледокол Карху
(рис. 19), а затем однотипные с ним Муртайя и Сампо. Так же
как и Войма, эти ледоколы оборудованы четырьмя гребными
винтами (два в носу и два в корме), но отличаются от него мень-
шей мощностью энергетической установки и главными размере-
ниями. Четыре главных дизель-генератора размещены в общем
машинном отделении. Суда этой серии имеют две непрерывные
палубы и удлиненный бак. При нормальных запасах топлива
ледокол может находиться в море около четырех недель. Ледо-
Рис. 18. Боковой вид ледокола Войма
1 — форпик; 2 — трюм; 3 — гребные электродвигатели; 4 — водяной балласт: 5 —
главные двигатели; 6 — топливо; 7 — ахтерпик; 8 — румпельная
кол снабжен креновой и дифферентными системами, автомати-
ческой буксирной лебедкой с тяговым усилием 30 тс и буксир-
ным вырезом в корме.
Наиболее современные ледоколы типа Тармо (рис. 20) имеют
размерения и мощность энергетической установки больше, чем
у ледокола Войма. Все жилые помещения для экипажа располо-
жены на ледоколе Тармо вне основного корпуса, на верхней
палубе. Судно снабжено запасом топлива, рассчитанным на один
месяц непрерывной работы во льдах. Ходовая рубка усовершен-
ствованной конструкции обеспечивает круговой обзор. Период
перекачки крен-балласта составляет 90 сек.
В состав ледокольного флота Швеции входят: Оден, Туле
и два ледокола типа Тармо (Тор и Ньёрд). Ледоколы Оден, Тор
и Ньёрд оборудованы двумя винтами в носу и двумя в корме.
Ледокол ВМФ Швеции Оден (рис. 21) отличается от Воймы лишь
несколько большей мощностью энергетической установки, рас-
положением ряда служебных и бытовых помещений, параметрами
креновой системы и т. п. Небольшой ледокол Туле, предназна-
ченный для обеспечения навигации в портах Ботнического за-
39
Рис. 19. Боковой вид ледокола Карху
1 — гребные валы с упорными подшипниками; 2 — гребные электродвигатели; 3 —
утилизационный котел; 4 — главные двигатели; 5 — вспомогательный котел; 6 —
главные электрогенераторы; 7 — главные электрические распределительные щнты
Рис. 20. Общее расположение ледокола типа Тармо: а — боковой вид;
б — план трюма
1 — машинное отделение; 2 — помещение гребных электродвигателей; 3 — топливные
н балластные цистерны
40
лива, имеет дизель-электрическую энергетическую установку,
состоящую из трех дизель-генераторов, работающих каждый
на свой гребной электродвигатель. Ледокол оборудован креповой
и дифферентной системами.
В состав ледокольного флота Дании входят: небольшой ле-
докол Эльбьёрн и два более крупных ледокола Данбьёрн мИс-
бьёрн. Эльбьёрн—портовый ледокол с дизель-электрической
установкой, состоящей из трех главных дизель-генераторов и
двух гребных электродвигателей (носовой — мощностью 900 л. с.
и кормовой — 1800 л, с.). Ледоколы типа Данбьёрн (рис. 22),
Рис. 21. Боковой вид ледокола Оден
1 — форпик; 2 — гребные электродвигатели; 3 — главные двигатели; 4 — топливо;
5 — ахтерпик; 6 — румпельная
оборудованные двумя носовыми и двумя кормовыми винтами,
имеют меньшие главные размерения, чем близкие к ним по мощ-
ности ледоколы Тор и Оден. К особенностям этих ледоколов от-
носят: значительную протяженность машинных отделений (около
57% от всей длины судна), наличие трех грузовых твиндеков,
совмещенную штурманскую и ходовую рубки, большие объемы
дифферентных отсеков и сильно развитые рубки на верхней палубе
и палубе бака. Команда размещается только в одноместных каю-
тах. Непотопляемость обеспечена при затоплении одного отсека.
Основным назначением японского ледокола Фудзи является
выполнение экспедиционных и научно-исследовательских ра-
бот. Фудзи (рис. 23) — трехпалубное судно с удлиненным ба-
ком, трехъярусной рубкой с примыкающим к ней в корме боль-
шим ангаром для вертолетов. Ледокол оборудован успокоите-
лями качки и обширными грузовыми помещениями, грузовыми
кранами в носу и в корме, снабжен тремя вертолетами, рассчи-
танными на 24 человека. Вырез в корме для буксировки не пре-
дусмотрен.
41
Ледокол Аргентины Хенераль Сан-Мартин (рис. 24) построен
для работы в качестве экспедиционного океанографического
судна. Судно имеет две палубы, платформу и удлиненный бак,
небольшую вертолетную площадку, снабжено вертолетом и
Рис. 22. Общее расположение ледокола Данбьёрн: а — боковой вид; б —
главная палуба; в — план трюма
1 — цепной ящик; 2 — кладовая; 3 — форпик; 4 — грузовой трюм; 5 - - дифферентные
цистерны; 6 помещение гребных электродвигателей; 7 — топливные цистерны;
8 -- машинная кладовая; 9 — машинное отделение; 10 — креновые цистерны; 11 —
отстойные цистерны; 12 — цистерны пресной воды; 13 — румпельное отделение; 14 —
мастерская; 15 — машинная шахта; 16 — ЦПУ; 17 — ахтерпик
гидропланом. Предусмотрено специальное оборудование для
производства океанографических работ. Установлена автомати-
ческая буксирная лебедка на 40 тс; буксирный вырез в корме
отсутствует. Имеются креновая и дифферентные системы. На
ледоколе большой штат команды, а условия обитаемости соот-
ветствуют нормам, принятым на военных кораблях.
42
Ледокол ФРГ Ганзе (рис. 25), предназначенный для работы
в западных водах Балтийского моря, по размерениям, форме
обводов корпуса, мощности и конструкции энергетической уста-
новки близок к финским ледоколам типа Карху*
Рис. 23. Боковой вид ледокола Фудзи
1 — кладовая; 2 — грузовой трюм; 3 — форпик; 4 — дифферентно-топливная ци-
стерна; 5 — жилые помещения; 6 — рефрижераторные кладовые; 7 — жилые помеще-
ния командного состава; 8 — кладовые; 9 — цистерна системы умерения бортовой
качкн; 10 — креновая цистерна; 11 — машинное отделение; 12 — ЦПУ; 13 — поме-
щение гребных электродвигателей; 14 — провизионные кладовые; 15 — насосное от-
деление; 16 — румпельное отделение
Рис. 24. Боковой вид ледокола Хенераль Сан-Мартин
1 — дифферентная цистерна; 2 — цистерна питьевой воды; 3 — погреб взрывчатых
веществ; 4 — грузовой трюм; 5 — эхолот; 6 — цистерна дизельного топлива; 7 —
цистерна пресной воды; 8 — цистерна авиационного бензина; 9 — коффердам; 10 —
ахтерпик
Ледокол Польской Народной Республики Перкун исполь-
зуется для проводки транспортных судов во льдах Щецинского
и Гданьского заливов (рис. 26). В отличие от других ледоколов
балтийских стран, Перкун не имеет бака и носовых винтов. Энер-
43
гетическая дизель-электрическая установка состоит из четырех
главных и двух вспомогательных дизель-генераторов, располо-
женных в общем машинном отделении.
Рис. 25. Боковой вид ледокола Ганзе
1 — валопровод с упорным подшипником; 2 — гребные электродвигатели; 3 — глав-
ный дизель-генератор; 4 — вспомогательный котел; 5 — главный генератор; 6 —
главный распределительный щит; 7 — глушители
Рис. 26. Боковой вид ледокола Перкун
1 — форпик; 2 — топливо; 3 — главные дизель генераторы; 4 — гребные электро-
двигатели; 5 — трюм; 6 — балластная цистерна; 7 — ахтерпик; 8 — румпельная
§ 4
Условия ледового плавания
Важной морской транспортной
магистралью страны является Северный морской путь, соеди-
няющий Атлантический и Тихий океаны. Он в два раза короче
южных морских путей сообщения через Суэцкий и Панамский
44
каналы. Значение Северного морского пути велико как для
сквозных транспортных перевозок с Запада на Восток и обратно,
так и для ввоза грузов в районы советского Севера и вывоза
оттуда.
Трасса Севморпути от Мурманска до порта Провидения
имеет общую протяженность около 4000 миль. Она пересекает
5 морей Северного Ледовитого океана (Баренцево, Карское,
Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское). За последние
30—40 арктических навигаций практика судоходства вырабо-
тала маршруты плаваний в арктических морях, на которых ле-
довые условия складываются обычно более или менее благопри-
ятно. Эти маршруты получили название традиционных трасс
Северного морского пути. Они проходят в основном по прибреж-
ным районам арктических морей.
Центральная часть бассейна Северного Ледовитого океана
круглый год покрыта тяжелыми многолетними дрейфующими
льдами. Проводка транспортных судов по более короткому
высокоширотному варианту трассы практически трудно осу-
ществима.
Ледовая обстановка замерзающих морей характеризуется
большим разнообразием льдов, неравномерностью их свойств
и характеристик. Это обусловлено тем, что лед в процессе своего
роста подвержен действию многочисленных природных факто-
ров (ветер, дрейф, течения, перепады температур и т. п.).
Морские льды различаются по возрасту, подвижности, строе-
нию поверхности и стадиям таяния.
В зависимости от возраста рассматривают следующие виды
морского льда:
1)	молодой лед, который, в свою очередь, подразделяется
на ниласовый (толщиной до 10 см); серый (от 10 до 30 см); белый
(от 30 до 70 см);
2)	однолетний годовалый лед, прошедший цикл нарастания
в минувшую зиму и сохранившийся до начала нового осеннего
ледообразования (рис. 27, а);
3)	двухлетний лед — находящийся во втором годичном цикле
нарастания;
4)	многолетний лед (толщиной 2,5 м и более, рис. 27, б, в).
Лед, не растаявший за летний период и сохранившийся до
начала нового осеннего ледообразования, называют остаточным
льдом.
По подвижности морские льды разделяют на неподвижный
лед, основной формой которого является припай, представляю-
щий собой сплошной ледяной покров, связанный с берегом, и
дрейфующий лед, находящийся в движении под влиянием ветра
и течения.
Ледяные поля — наиболее крупные по площади образования
дрейфующего льда — в зависимости от размеров делятся на об-
45
ширные (протяженностью свыше 10 кж), большие (от 2 до 10 км),
малые (от 0,5 до 2 км) и обломки полей (льдины протяженностью
100 — 500 м). Битый лед состоит из льдин меньшего размера:
крупнобитый — от 20 до 100 м, а мелкобитый — от 2 до 20 ж
в поперечнике (рис. 28). Различают мелкобитый лед, образую-
щийся за счет естественного разрушения более крупных форм
ледяного покрова, который принято называть природным, и
мелкобитый лед в канале за ледоколом (рис. 29).
Дрейфующий лед характеризуется сплоченностью и сжатием.
Сплоченность льда на наблюдаемом участке моря определяется
отношением площади льдин к площади этого участка и оцени-
вается по 10-балльной шкале. Дрейфующий лед сплоченностью
от 7 баллов и выше называют сплоченным льдом, а лед сплочен-
ностью менее 7 баллов — разреженным льдом. Разреженный
лед не представляет серьезного препятствия для судоходства.
Сжатие льда оценивается по трехбалльной шкале: 1 балл соот-
ветствует слабому сжатию, 3 балла — сильному.
Рис. 27. Сплошной лед (вид сверху): а — однолетний с грядами торосов;
46
б — многолетний лед зимой; в — многолетний лед в весенне-летний пе-
риод
47
Кроме перечисленных характеристик, морские льды разли-
чаются по следующим признакам: торосистости (оценивается по
пятибалльной шкале), заснеженности (оценивается по трехбалль-
ной шкале) и разрушенности (определяется по пятибалльной
шкале на основании внешних признаков, характеризующих
таяние льда).
В различные годы общая ледовитость и распределение льда
по участкам трассы Севморпути претерпевают значительные
Рис. 28. Обломки полей, крупно- и мелкобитый лед (вид сверху)
изменения. Ледовые условия меняются и в течение года: зимой
преобладают крупные неподвижные формы льда, а летом — под-
вижные более мелкие формы (малые поля, крупно- и мелкоби-
тый дрейфующий лед). На протяжении трассы ледовые условия
также весьма неоднородны. В летний навигационный период
трасса не на всем протяжении покрыта льдом: наряду с участ-
ками, свободными от льда, встречаются большие скопления —
ледяные массивы, языками преграждающие трассу Севморпути.
Дислокация массивов льда в целом постоянна, но их границы
значительно изменяются в различные годы и в разные периоды
навигации. Некоторые из массивов почти или полностью стаи-
вают за летний период, а другие даже летом могут полностью
перекрыть трассовую часть арктических морей. Под влиянием
природных факторов восточные и западные моря (Баренцево,
48
Рис, 29, Мелкобитый лед (вид сверху): а — природный; б —- в канале
за ледоколом
49
Карское и Чукотское) весной раньше очищаются от льда и ста-
новятся доступными для судоходства. В центральных морях
(море Лаптевых и Восточно-Сибирское море) летнее таяние льдов
наступает значительно позднее. Это позволяет навигацию в вос-
точных и западных районах трассы начинать в более ранние,
а заканчивать в более поздние сроки, чем в центральных райо-
нах. Плавание судов по трассе часто осложняется плохими гид-
рометеорологическими условиями: туманами, ветрами, морозами,
течениями, дрейфом льда и, кроме того, мелководьем.
С вступлением в строй мощных ледоколов Ленин и типа
Москва навигационный период в Арктике удалось продлить при-
мерно на 30% [1 ]. В настоящее время общая продолжительность
навигации на трассе Севморпути составляет 3—4 месяца. Рост
и техническое совершенствование арктического флота, по-ви-
димому, позволит в ближайшем будущем увеличить время на-
вигации в Арктике по меньшей мере еще на 1 — 1,5 месяца.
Задача расширения сроков навигации за счет весеннего периода
уже практически решена [26]: начало навигации сейчас совпа-
дает с началом весеннего таяния льда, когда его толщина дости-
гает максимальных значений. Наибольшие перспективы для
продления навигации представляет в настоящее время осенний
период, когда, как правило, преобладают молодые формы льда,
не представляющие значительных трудностей для современных
ледоколов и судов ледового плавания. Проводка судов в этот
период, однако, осложняется быстрым намерзанием молодого
льда, образованием сморозей с включением остаточного льда и
малой продолжительностью светлого времени суток. Большая
часть неарктических морей и портов СССР замерзает. В Балтий-
ском море Финский залив покрывается льдом на 100—140 дней,
а Рижский — на 30—40 дней. Общая длина пути, который суда
вынуждены проходить во льдах Балтийского моря, достигает
200—300 миль. Белое море замерзает с ноября по май. Северная
часть Каспийского моря покрывается льдом, который держится
100—120 суток. В Черном море в районах Одесского порта и
Днепровско-Бугского лимана — 80—100 суток, а в Азовском
море — 60—НО суток. Охотское море почти полностью покры-
вается льдом, который держится с декабря по май; протяжен-
ность ледовой трассы к порту Нагаево достигает 450 миль [24].
Замерзает на 90—95 суток Амурский залив. Зимой дрейфующий
лед встречается в Татарском проливе и окружает северную часть
острова Сахалин.
Ледовые условия плавания в замерзающих неарктических
морях в целом значительно легче, чем на трассе Севморпути,
за счет меньших толщин льда, меньшей торосистости, заснежен-
ности, отсутствия сильных сжатий и т. д. Наиболее сложная
ледовая обстановка в неарктических морях складывается обычно
в Охотском море, а в отдельные годы — в Балтийском и Белом
50
морях. Уже в настоящее время современные ледокольные сред-
ства позволяют поддерживать круглогодичную навигацию во
всех портах замерзающих неарктических морей СССР. Так, с
1960 по 1962 г. обеспечивается круглогодичная навигация в пор-
тах Ленинград, Нагаево и Ванино [ 1 ]. Практически круглый
год работает порт Архангельск, порты Азовского и Японского
морей.
§ 5
Организация работы
ледоколов
Плавание судов во льдах по
трассам Севморпути и замерзающих неарктических морей в по-
следние годы приняло планомерный и организованный характер.
В число мероприятий по обеспечению плавания в сложных ле-
довых условиях входят ледокольная проводка, гидрографиче-
ское и научно-оперативное обслуживание. Задачей научно-опе-
ративной службы является проведение комплекса гидрометео-
рологических и ледовых наблюдений, обработка данных этих
наблюдений, разработка прогнозов погоды и ледовых прогнозов
в районе следования судов, выработка рекомендаций по маршру-
там ледовой проводки и т. п.
Руководство ледовыми операциями с помощью указанных
служб осуществляют отделы морских арктических операций.:
На основании плана грузоперевозок и материалов преднавига-
ционной и тактической авиаразведки определяется и уточняется
состав караванов и ориентировочный путь следования судов.
В процессе проводки каравана во льдах периодически прово-
дится оперативная авиаразведка (с помощью самолетов, а также
вертолетов, базирующихся на ледоколах). Участвующие в этой
разведке гидрологи и капитаны-наставники помогают командо-
ванию ледоколов избрать наиболее рациональный маршрут сле-
дования.
Плавание судов во льдах бывает самостоятельным (одиноч-
ным) и караванным (групповым). Самостоятельное плавание
во льдах, как правило, совершают ледоколы, а в случае легкой
ледовой обстановки и транспортные суда ледового плавания.
В Арктике мощные ледоколы в ранние периоды навигации про-
водят ледовую разведку (так называемая «разведка корпусом»)
и прокладывают канал для последующего прохода судов в райо-
нах с тяжелым льдом (рис. 30). Такое плавание протекает в слож-
ной ледовой обстановке, для которой характерно наличие ран-
них, малоразрушенных форм льда (сплошного, ледяных полей,
крупнобитого).
Наиболее тяжелым, лимитирующим проходимость ледоколов,
является сплошной лед прибрежных мелководных районов,
толщина и прочность которого достигают наивысших значений,
51
характерных для опресненного льда. Прокладка канала в таком
ледяном покрове требует от ледоколов длительного использова-
ния полной мощности энергетической установки. Большую часть
времени ледоколу приходится работать набегами (ударами). Для
ускорения прокладки канала в особо тяжелых льдах иногда
работают два мощных ледокола параллельно (рис. 31) либо по
способу «тандем». В первом случае ледоколы продвигаются по
Рис. 30. Прокладка канала в тяжелом сплошном льду мощным ледоколом
льду непрерывным ходом или набегами, следуя параллельными
курсами на расстоянии 150—300 м. В результате прокладывается
так называемый «двойной» канал, средняя часть которого за-
полняется обломками льда. В некоторых случаях прокладка
«двойного» канала выполняется одним ледоколом. При совмест-
ной работе по способу «тандем» один из ледоколов упирается
в кормовую выемку другого. В этом случае канал имеет обыч-
ный вид и называется «одинарным». При самостоятельном пла-
вании мощных ледоколов в дрейфующих льдах наиболее серь-
езным препятствием являются крупные формы сплоченного то-
росистого льда, особенно во время ледовых сжатий и при нали-
чии остаточного льда.
В замерзающих неарктических морях плавание мощных ле-
доколов протекает обычно без серьезных затруднений, а для ле-
доколов 11 и 111 классов ледовые условия часто достигают их
предельных возможностей.
Самостоятельное плавание транспортных судов ледовых ка-
тегорий возможно в ограниченных размерах. В сплоченных дрей-
52
фующих льдах самостоятельно плавают лишь суда категории
УЛА1. Они также могут следовать в сплошных льдах толщиной
до 0,4 — 0,5 м. В замерзающих неарктических морях, напри-
мер Балтийском, в легкие и средние по ледовитости годы такие
суда могут плавать самостоятельно в течение всей зимней нави-
гации, а по Северному морскому пути в легкие по ледовитости
годы — летом.
Рис. 31. Совместная работа двух мощных ледоколов по прокладке канала
в тяжелых льдах
Суда ледовых категорий УЛ, Л1, Л2 и ЛЗ самостоятельно
плавают в Арктике в благоприятное время года в разреженных
дрейфующих льдах, а суда категории УЛ — в замерзающих не-
арктических морях в начальный период зимней навигации, когда
толщина молодого льда не превышает 10—15 см.
Караванное плавание является основным видом плавания
транспортных судов во льдах. В зависимости от ледовых усло-
вий и ряда других причин состав каравана судов может быть
различным — от двух (ледокол и судно) до нескольких десятков
единиц (рис. 32). Формирование караванов производится на ос-
новании плана грузоперевозок. При этом принимается во вни-
мание ледовая обстановка на трассе, наличие ледокольных
средств, а также учитываются ледовые качества судов. Для по-
1 Правилами Регистра СССР суда ледового плавания подразделяются
»а 5 категорий: УЛА, УЛ, Л1, Л2, ЛЗ,
53
вышения скорости проводки в состав каравана целесообразно
включать суда с равноценными ледовыми качествами. Так, для
работы в ранние периоды арктической навигации, когда ледовые
условия особенно сложны, в состав караванов назначают только
мощные ледоколы и транспортные суда категории УЛА. В таких
условиях на каждый ледокол должно приходиться не более од-
ного-двух судов. Ледоколы II и III класса в проводке не участ-
вуют, так как их ледопроходимость (особенно в дрейфующих
Рис. 32. Караваи судов во льдах
льдах) лишь немногим превышает проходимость транспортных
судов категории УЛА.
Караван, формируемый для проводки судов в легких и сред-
них ледовых условиях, включает один—два мощных ледокола,
несколько ледоколов II и III класса и транспортные суда раз-
личных ледовых категорий.
При караванном плавании основная задача заключается
в проводке судов с максимальной безопасной скоростью. Для
этого необходимо прежде всего правильно назначить место судна
и ледокола в караване — в соответствии с их ледовыми качест-
вами. Во время проводки суда должны соблюдать определенную
дистанцию, назначаемую командованием ледокола. Более вы-
годна малая дистанция, но она не всегда безопасна.
В сплошных льдах толщиной свыше 1,0 — 1,5 м проводку
судов часто осуществляют по заранее проложенному ледоколом
каналу; во всех остальных случаях суда непосредственно сле-
дуют за ледоколом самостоятельным ходом либо на буксире.
54
к буксировке судов, как правило, прибегают в особо тяже-
лой обстановке: при ледовых сжатиях при движении по каналу,
проложенному в тяжелых сплошных льдах; при прохождении
перемычек тяжелого торосистого дрейфующего льда. Суда, сле-
дующие в балласте, проводят на буксире чаще, чем груженые.
Буксировка осуществляется на коротком буксире — «вплотную».
При этом нос буксируемого судна втягивается в кормовую
выемку ледокола.
Рис. 33. Ледокол у дрейфующей полярной станции
Работа, выполняемая ледоколами при караванной проводке,
определяется их классом, обязанностями в караване и ледо-
выми условиями плавания. Мощный ледокол, как правило, слу-
жит лидером, который, следуя во главе каравана, прокладывает
канал во льдах. Капитан ледокола-лидер а осуществляет непо-
средственное руководство проводкой: выбирает маршрут следо-
вания каравана, назначает «ордер» (порядок следования судов),
Дистанцию между судами и скорость каравана, дает распоряже-
ния о взятии судов на буксир и т. п. На ледоколе-лидере ведется
основная прокладка курса, сосредоточиваются данные по ледо-
вой обстановке и метеоусловиям плавания. С вертолета, базирую-
щегося на ледоколе-лидере, производится оперативная ледовая
разведка. В особо сложных ледовых условиях (например, при
сжатиях льда) мощные ледоколы осуществляют работы по
околке всех судов каравана и их индивидуальной проводке.
55
Ледоколы II класса в тяжелых и средних ледовых условиях
выполняют вспомогательные операции по проводке судов в ка-
нале, проложенном мощным ледоколом: разбивают крупные
льдины и раздвигают их в стороны, выполняют буксировку и
околку застрявших судов. В замерзающих неарктических морях
в средние и легкие по ледовитости годы ледоколы II класса мо-
гут самостоятельно проводить суда.
Ледоколы III класса при проводке судов в Арктике и в за-
мерзающих неарктцческих морях выполняют вспомогательные
работы по буксировке и околке судов. При работе в портах и
бухтах они самостоятельно производят кантовку судов, околку
причалов и т. п.
Ледоколы всех классов в случае необходимости используются
как суда-спасатели и буксировщики, а также привлекаются для
выполнения экспедиционных работ научного и хозяйственного
характера. Так, например, с борта атомохода Ленин в 1962 г.
была высажена высокоширотная дрейфующая станция СП-10
(рис. 33), выполнена расстановка автоматических радиометеоро-
логических станций (ДАРМС) на паковом арктическом льду,
произведен большой цикл океанографических наблюдений.
ГЛАВА II
ЛЕДОВЫЕ КАЧЕСТВА
§ 6
Ледовая ходкость
Ледовой ходкостью называют
способность судна продвигаться во льдах (преодолевать ледовое
сопротивление) с определенной скоростью, величина которой
обусловливается при заданных характеристиках ледяного по-
крова размерениями и формой обводов корпуса судна, его
пропульсивными качествами, мощностью энергетической уста-
новки.
Ледовая ходкость судна определяется, с одной стороны, со-
противлением среды (воды и льда), а с другой — режимом работы
судовых движителей. Поэтому для оценки ледовой ходкости не-
обходимо уметь определять сопротивление воды и льда движению
ледокола с заданной скоростью, а также располагать данными о
тяге, развиваемой его гребными винтами, и о пропульсивных
качествах, которые, в свою очередь, зависят от скорости.
Сопротивление льда движению ледокола в процессе проекти-
рования может быть определено расчетом (либо с помощью ана-
литических формул или графиков, либо пересчетом на натуру ре-
зультатов испытаний модели в опытовом ледовом бассейне).
Ходкость построенного ледокола можно оценить по материалам
натурных испытаний во льдах.
Как известно, движение ледокола во льдах может происходить
непрерывным ходом или набегами. Движение ледокола непре-
рывным ходом с установившейся скоростью возможно, если ве-
личина суммарной тяги гребных винтов Т достаточна для пре-
одоления ледового сопротивления 7?л, т. е. если выполняется
условие Т = 7?л.
Еслщ сила ледового сопротивления превышает величину мак-
симальной тяги гребных винтов, прибегают к работе набегами.
57
В этом случае средняя скорость движения зависит не только от
ледовой ходкости ледокола (как это имеет место при непрерывном
ходе во льдах), но и от его ледовой прочности, маневренных
качеств, способности не заклиниваться во льдах или быстро
освобождаться от заклинивания, а также от опытности судо-
водительского состава.
Многообразие ледовых условий, в которых приходится рабо-
тать ледоколу, делает невозможным создание единой аналити-
ческой зависимости для расчета его ледового сопротивления
даже для случая движения непрерывным ходом. Поэтому раз-
работаны частные методики для наиболее характерных ледовых
условий. Такими ледовыми условиями являются: сплошной лед
(см. рис. 27), крупнобитый лед и обломки полей (см. рис. 28),
а также мелкобитый лед (см. рис. 29). Табл. 3 кратко поясняет
эти категории ледовых условий.
Таблица 3
Классификация ледовых условий
Ледовые
условия
Виды льда	Характер
по ледовой	движения
классификации ледокола
Основные
процессы при
взаимодей-
ствии корпуса
со льдом
Параметры льда,
оказывающие
наибольшее влияние
на сопротивление
Сплошной	Припай, большие	Преимущест-	Ломка ледя-	Толщина, прочность,
лед	поля дрейфую-	веино равно-	иого покрова	торосистость, разру-
щего льда	мерный	шениость, заснежен-
ность
Крупнобнтый Обломки полей, Неравиомер- Ломка и раз-	Протяженность,
лед н облом- крупнобитый лед иый	двигание льда толщина, прочность,
ки полей	сплоченность, сжа-
тие, торосистость,
разрушенность
Мелкобитый Мелкобитый, Равномерный Раздвигание
лед	битый лед в ка-	льда
нале за ледоко-
лом
Сплоченность, тол-
щина, протяжен-
ность, сжатие,
ширина канала,
коэффициенты трения
Главной особенностью взаимодействия корпуса со льдом
при движении ледокола в сплошных льдах
является разрушение ледяного покрова носовой оконечностью.
Поэтому среди составляющих сил сопротивления при движении
ледокола основное значение имеют силы, затрачиваемые на раз-
рушение (ломку) ледяного покрова, а также на раздвигание и
притапливание льдин, их уплотнение, трение о корпус и т. п.
Сумма составляющих ледового сопротивления, равная полному
сопротивлению ледокола, может быть выражена формулой, вы-
веденной В. И. Каштеляном [161:
Ял = 0,04Bop/ip0 + 3,6солВ/г2Ио + 0,25B’'65/iV-J- +	(1)
'<2
58
где 7?л — полное сопротивление ледокола в сплошных
льдах, тс;
7?в — сопротивление воды движению ледокола, тс;
h — толщина льда, м;
ор — предел прочности льда на изгиб, тс]м\
сол — удельный вес льда, тс/м^\
В — ширина ледокола, м\
V — скорость движения ледокола, м!сек\
Но, Л2 — коэффициенты, характеризующие форму носовой
оконечности корпуса ледокола (см. стр. 126).
Формула (1) может служить для определения величины тяги
винтов ледокола, необходимой для преодоления ровного сплош-
ного льда заданной толщины и прочности с заданной скоростью
непрерывного хода не (менее 1 уз, но не свыше 4—5 уз), либо для
определения толщины ровного сплошного льда, которую способен
преодолеть ледокол при заданной тяге винтов и заданной ско-
рости непрерывного хода.
Нижний предел указанного диапазона скоростей (обозначим его
Умии), равный примерно 1 уз, следует понимать как некоторое сред-
нестатистическое значение минимальной скорости непрерывного
устойчивого движения ледокола, которое обусловлено неравно-
мерностью свойств ледяного покрова, имеющей случайный ха-
рактер. При скорости свыше 4—5 уз точность расчетов по формуле
(1) снижается по причинам, которые подробно рассмотрены в ра-
боте [16]. Сопротивление воды движению ледокола 7?в может
быть определено с помощью методов, изложенных в § 11. При
этом исходят из гипотезы о том, что составляющая сопротивления
воды при движении ледокола во ладах 7?в равна сопротивлению
его движению по свободной от льда невзволнованной поверхности
моря. Такой подход не приводит к большим погрешностям, так
как скорость движения ледокола во льдах сравнительно невелика.
Модельные испытания, проведенные в бассейне, подтверждают
это положение. Удельный вес морского льда сол изменяется в срав-
нительно узких пределах (от 0,84 до 0,93 тс/м?). В качестве
расчетного можно принимать значение сол — 0,9 тс!м\ Среднее
расчетное значение предела прочности льда на изгиб: для пре-
сноводного льда ор = 125 тс!м\ для морского (соленого) льда
ар = 80 тс!м\
Значения коэффициентов |Х0 и г)2 для отечественных
ледоколов
Цо Чз
Илья Муромец .........................1,61	2,38
Красин............................... 1,84	3,54
Сибирь.................................1,53	2,94
Василий Прончищев..................... 1,50	2,48
Капитан Белоусов......................1,32	2,46
Москва................................1,34	3,20
59
В тех случаях, когда необходимо приближенно определить
скорость движения ледокола в сплошном льду заданной тол-
щины, можно воспользоваться следующей методикой, базирую-
щейся на анализе данных натурных испытаний. Зависимость
скорости непрерывного движения ледокола от толщины ровного
сплошного льда при постоянной мощности, развиваемой его
энергетической установкой во всем диапазоне скорости (от
максимальной, развиваемой на свободной воде, до минимально
устойчивой, соответствующей дви-
жению в предельных льдах), до-
статочно хорошо аппроксимирует-
ся линейной функцией. Это иллю-
стрируется рис. 34, на котором
Рис. 34. Зависимость скорости
ледокола от толщины льда h
при мощности на валах
I — PQ = 2000 л. с.;
II — PQ = 5000 л. с.;
III — Ръ= 20 000 л. с.;
IV — PQ = 40 000 л. с.\
V — Рв — 60 000 л. с.
Рис. 35. Зависимость скорости мощ-
ного ледокола при постоянной мощ-
ности энергетической установки от
разрушенности льда
приведена зависимость V = f (ft) при 100% мощности энергети-
ческой установки для различных ледоколов. Исходя из этого,
скорость непрерывного движения ледокола в сплошном льду
любой заданной толщины ft < ftnp может быть определена так:
V = VB - (VB — VMHH) — ,	(2)
Йпр
где V — скорость непрерывного движения ледокола в сплош-
ном льду толщиной h при заданной мощности энерге-
тической установки Рв;
VB — скорость ледокола на чистой воде при мощности Рв;
/inp — предельная толщина льда, которую ледокол в состоя-
нии преодолевать непрерывным ходом с минимальной
устойчивой скоростью Гмин 1 уз при мощности Рв.
60
Формула (1) пригодна для оценки ледового сопротивления при
непрерывном движении ледокола в «стандартных» условиях,
представляющих собой ровный бесснежный сплошной ледяной
покров. Иными словами, из природных характеристик сплошного
льда (см. § 4) формула учитывает лишь его толщину и прочность
на изгиб. Однако, сплошной морской лед характеризуется еще
разрушенностью и торосистостью, которые оказывают существен-
ное влияние на ледовую ходкость.
Рис. 36. Зависимость скорости
мощного ледокола от тороси-
стости льда
Рис. 37. Зависимость скорости
ледокола от толщины льда при
непрерывном движении ледо-
кола (кривые /, II и III) и при
движении набегами (кривая IV)
I и IV — 1РВ; II — 0,75PB; III —
-=0,ЗЗРв
Изменения, происходящие в ледяном покрове в процессе его
таяния, принято оценивать с помощью пятибалльной шкалы раз-
рушенности. Между разрушенностью льда и скоростью ледокола
имеется определенная связь, которая иллюстрируется рис. 35.
Приближенную оценку ходкости ледоколов различных типов
с учетом разрушенности производят следующим путем. По фор-
муле (1) рассчитывают предельную толщину льда hnp, преодо-
леваемого ледоколом с минимальной устойчивой скоростью 1,0 уз
при заданной мощности энергетической установки Рв. Затем под-
бирают диаграмму, соответствующую полученному значению
hnp при разрушенности льда 0—1 балл. С помощью этой диаг-
раммы оценивают ходкость ледокола при любом заданном зна-
чении разрушенности льда и его толщины. На рис. 36 приведены
кривые зависимости скорости движения ледокола от торосистости
сплошного льда различной толщины, которые построены по дан-
ным натурных испытаний мощного ледокола. Они могут быть
использованы для приближенной оценки ходкости мощных ле-
доколов в сплошном торосистом льду.
61
Средняя скорость йродвижения ледокола в сплошных льдах
при работе набегами и при непрерывном движении может быть
приближенно определена с помощью диаграмм, построенных на
основании данных натурных испытаний. Одна из таких диаграмм,
полученная для ледокола типа Василий Прончищев, приведена
на рис. 37. Как видно из графика, кривые I—III и IV имеют раз-
ный характер, а на участке, соответствующем предельной тол-
щине льда hnp (около 60 см), кривые I и IV, относящиеся к пол-
ной мощности энергетической установки, пересекаются. Участок
кривой IV, расположенный правее точки пересечения кривых
I и IV, отвечает случаю, когда средняя скорость продвижения
ледокола при работе набегами оказывается выше*, чем скорость
устойчивого непрерывного хода во льду такой же толщины.
Однако диаграмма рис. 37 не учитывает, что при работе набегами
ледокол иногда заклинивается во льдах, а потери времени на
освобождение от заклинивания снижают среднюю скорость его
продвижения.
При плавании ледокола в мелкобитых льдах наи-
более характерным процессом при взаимодействии корпуса со
льдом является раздвигание льдин носовой оконечностью.
Ломка льдин практически не имеет места. Сопротивление движе-
нию в таких льдах определяется в основном потерями кинети-
ческой энергии при ударах о льдины, а также работой, затрачи-
ваемой на раздвигание и притапливание льдин, преодоление
сил трения и т. п. Наиболее существенное влияние на сопро-
тивление ледокола оказывают линейные размеры (протяжен-
ность и толщина) льдин, их сплоченность, сжатие, а также ши-
рина канала мелкобитого льда1.
Формула для расчета сопротивления в мелкобитых льдах,
выведенная А. Я. Рывлиным [16], имеет вид:
Кл. ч = Vrh (у-)2	4- 2/>н у-) + VTa -у 8СЖ] +
+ (fr + aH tg ae) Fn + k3^rhL	(3)
где 7?л. ц — «чистое» ледовое сопротивление судна в мелкобитых
льдах, кас; ч представляет собой разность: 7?л ч =
= R, - Яв; ’
г — протяженность мелкобитого льда, м;
h — толщина мелкобитого льда, м;
1 Напомним, что мелкобитый лед образуется либо за счет естествен’
ного разрушения (таяния) более крупных форм морского льда — так на-
зываемый «природный» мелкобитый лед, либо при взламывании ледяного
покрова ледоколом — мелкобитый лед в канале.
62
sCJK — сжатие льда, баллы;
сол — удельный вес льда, кгс/м\
fT — коэффициент трения борта о лед;
L — длина судна, м;
В — ширина судна, м;
а — коэффициент полноты конструктивной (ледовой)
ватерлинии;
ан — коэффициент полноты носовой ветви КВЛ;
а'Е — угол входа носовой ветви КВЛ, град;
Fn — относительная скорость: Fn =	;
V gL
V — скорость ледокола, м/сек;
g — ускорение силы тяжести, м/сек2;
Рис, 38. Зависимости коэффициентов kly k2 и k3 от s (а) и от пк (б)
k19 k2) k3)	— безразмерные коэффициенты; численные зна-
чения k2, &3, определенные на основании
данных модельных экспериментов, приве-
дены на рис. 38; коэффициент £4 имеет по-
стоянное значение, равное 120-10-2.
При определении сопротивления ледокола в мелкобитых
льдах по формуле (3) элементы судна являются известными
величинами. Из параметров мелкобитого льда известными и
заданными могут считаться лишь сплоченность 1 и сжатие, а также
коэффициент трения льда о корпус (величина последнего для
практических расчетов может приниматься постоянной, равной
0,1). Прочие параметры мелкобитого льда являются неизвестными
величинами, и при расчетах ледовой ходкости следовало бы,
строго говоря, использовать их среднестатические значения.
1 Расчетное значение сплоченности при движении судна в мелкоби-
тых льдах в канале принимается на 1—2 балла меньше сплоченности льда,
в котором движется ледокол, прокладывающий канал.
63
Такие значения были получены косвенным путем с помощью об-
работки результатов натурных испытаний. Они имеют условный
характер, однако могут быть приняты для расчетов по формуле
(3). Для «природных» морских мелкобитых льдов расчетное зна-
чение параметра rh более или менее постоянно и составляет
4,0 м2. Относительная ширина канала пк = BJB при плавании в
«природных» мелкобитых льдах, как правило, не ограничена и мо-
жет приниматься при расчетах более 10 (Вк — ширина канала, м).
Расчетное значение параметра
Рис. 39. Зависимость параметра rh от
толщины сплошного льда
Рис. 40. Зависимость ширины
канала от толщины сплошного
льда (s0CT — сплоченность
остаточного льда)
Относительная ширина канала мелкобитого льда, про-
кладываемого ледоколом, зависит от толщины и сплоченности
льда, скорости движения ледокола, дистанции между ледоколом
и судном и т. д. Для приближенного определения расчетного
значения пк может быть использован график рис. 40, построен-
ный на основании результатов натурных наблюдений за каналом
во льду, проложенным мощным ледоколом, имеющим ширину
корпуса В = 23,5 м.
Ширина канала за ледоколом в дрейфующем льду зависит
от дистанции между судном и ледоколом, так как кромки канала
в дрейфующем льду подвижны.
Движение ледокола в крупнобитых
льдах и обломках полей отличается наибольшей
64
сложностью и носит ярко выраженный нестационарный харак-
тер. Общий теоретический анализ этого процесса в настоящее
время сталкивается с неразрешимыми трудностями. Способы его
моделирования также не разработаны. Можно привести лишь
чистоэмпирическуюзависимость для расчета сопротивления мощ-
ного ледокола при движении в крупнобитых льдах и обломках
полей, полученную на основании обработки данных натурных
испытаний одного из мощных ледоколов:
Ял. ч = (Ск + 9Vip3) ft1’2,
(4)
Рис. 41. Зависимость коэф-
фициента Ск от протяжен-
ности льда
гДе Я л. ч — чистое ледовое сопротивление, тс\
Vcp — средняя скорость движения ледокола, м!сек\
Ск — эмпирический коэффициент, зависящий от протя-
женности льда г и определяемый по графику рис. 41.
Пределы применения формулы (4) ограничиваются толщиной
льда в диапазоне от 0,8 до 2,0 м при общей сплоченности 8—10
баллов и разрушенности 2—3 балла,
а также величиной скорости в преде-
лах от 1 до 12 уз.
Кроме приближенных расчетов
с помощью формул (1), (2), (3) и (4),
сопротивление проектируемого ледо-
кола может быть оценено путем испы-
таний его модели в опытовом ледовом
бассейне. В настоящее время разра-
ботана методика практического моде-
лирования и техника испытания мо-
делей судов в лабораторных сплош-
ных и мелкобитых льдах.
При испытаниих модели ледокола
в сплошных льдах соблюдают усло-
вие подобия Фруда, которое при вы-
бранном линейном масштабе X требует
следующего соотношения между толщинами h и пределами проч-
ности ар натурного и моделируемого льда:
(Qp)M
(5)
При соблюдении этого соотношения «прямое» сопротивление
натуры 1 и модели будут относится как
<^пр)н _ >з
(*пр)м
(6)
1 Под «прямым» сопротивлением принято понимать часть ледового
сопротивления, не зависящую от скорости хода, т. е. при V ~ 0. Поскольку
практически определить сопротивление при скорости движения, равной
65
Пересчет результатов модельных испытаний на натуру по
выражению (6) характеризует сопротивление движению ледокола
в «стандартных» натурных ледовых условиях, отвечающих усло-
виям испытаний в бассейне. Это, как правило, ровный сплошной
ледяной покров нулевой разрушенности, торосистости и засне-
женности.
Метод прямого пересчета с модели на натуру дает наилуч-
шие результаты применительно к случаю движения ледокола во
льдах с малой скоростью хода (не выше 1 —3 уз). При большей
скорости лучшие результаты дает комбинированный способ пере-
счета, основанный на предположении, что составляющие ледо-
вого сопротивления друг от друга не зависят. При этом способе
«прямое» сопротивление пересчитывается с помощью соотношения
(6), а скоростную часть полного сопротивления определяют по
полуэмпирической формуле
RCK = 0,25B'’6ShV -J-.	(7)
Г'2
Порядок расчета сопротивления ледокола при движении
в сплошном льду с помощью данного способа таков:
1.	По результатам модельных испытаний в сплошном льду,
толщина и прочность которого назначаются в соответствии с ус-
ловиями (5), строят кривую буксировочного сопротивления мо-
дели.
2.	По этой кривой определяют величину «прямого» сопротивле-
ния модели.
3.	Пересчетом с модели на натуру по формуле (6) находят ве-
личину «прямого» сопротивления ледокола.
4.	Вычисляют сопротивление воды 7?в одним из известных
способов.
5.	По выражению (7) определяют сопротивление 7?сК и скла-
дывают его с 7?в.
6.	Строят кривую ледового сопротивления судна (тяги вин-
тов) как сумму «прямого» и скоростного сопротивления в функции
от скорости.
Расчет предельной толщины льда йпр, преодолеваемого ле-
доколом при движении в сплошных льдах, производят следую-
щим образом:
1.	По результатам модельных испытаний во льдах заданной
прочности при заданном тяговом усилии строят кривую зави-
симости скорости движения модели от толщины льда: VM = f (Лм).
2.	С этой кривой снимают величину предельной толщины
моделирбванного льда (йпр)м.
нулю, невозможно, обычно принимают за /?пр сопротивление при малой
скорости хода ледокола: V « 1 уз, которая приблизительно соответствует
минимальной устойчивой скорости непрерывного движения.
66
3.	С помощью выражения (5) определяют предельную тол-
щину льда, преодолеваемого натурным ледоколом.
Результаты испытаний моделей ледоколов в мелкобитых
льдах, как правило, не подлежат пересчету на натуру, так как
воспроизвести в условиях опытового бассейна натуральный
мелкобитый лед не представляется возможным. Для этого приш-
лось бы не только выдержать в заданном масштабе в соответствии
с условиями моделирования толщину, протяженность и спло-
ченность льда, но и воссоздать форму каждой льдины. Поэтому
при испытаниях моделей ледоколов в мелкобитых льдах качество
обводов или другие характеристики проектируемого ледокола
оценивают непосредственным сопоставлением результатов, пока-
занных моделями различных вариантов проекта.
§ 7
Ледовая прочность
Под ледовой прочностью пони-
мают свойство корпусных конструкций сохранять местную
прочность (т. е. не получать повреждений) под действием ледовых
нагрузок, возникающих при движении ледокола во льдах и во
время ледовых сжатий. Ледовая прочность судна определяется
его размерами, формой обводов, материалом и конструкцией кор-
пуса, скоростью хода, а также толщиной и физико-механиче-
скими характеристиками ледяного покрова.
Ледовые нагрузки, действующие на корпус ледокола при ра-
боте во льдах, значительно выше местных нагрузок у других ти-
пов судов. Природа ледовых нагрузок: удары о лед вовремя ра-
боты ледокола набегами или при непрерывном ходе во льду, ста-
тическое давление при сжатии льдов. Наибольшие динамические
нагрузки в носовой оконечности возникают при ударах о лед.
Кормовая оконечность подвергается значительным динамическим
нагрузкам во время реверсов и при работе задним ходом. Ударные
ледовые нагрузки имеют локальный характер и приложены глав-
ным образом в районе действующей ватерлинии. При ледовом сжа-
тии давление льда на корпус распределяется на значительном по
длине корпуса участке.
Определение величины расчетных ледовых нагрузок, дей-
ствующих на наружную обшивку и набор, является первым эта-
пом при проектировании и расчете корпусных конструкций ле-
докола.
Канадские судостроители исходят из предположения, что ле-
довая нагрузка распределена по поясу высотой 0,9 ж, причем
она приложена самым неблагоприятным образом — в районе
между грузовой ватерлинией и ватерлинией, соответствующей
половине осадки. Для судов, толщина наружной обшивки кото-
рых меньше 25,4 мм, а шпация — более 508 мм, ледовая нагрузка
67
считается приложенной непосредственно у ватерлинии. Я. Э. Янс-
сон [41 ] считает это предположение приемлемым для ледоколов,
работающих в средних широтах.
Американские специалисты при проектировании и постройке
ледоколов типа Уинд ориентировались на ледовую нагрузку
интенсивностью 210 кгс/см*, распределенную вдоль ватерлинии
по узкому поясу. Ширина этого пояса принималась такой, чтобы
суммарное усилие, создаваемое давлением льда, было достаточ-
ным для выжимания корпуса ледокола при сжатии. Такая расчет-
ная схема приводит к завышению площади приложения ледовой
нагрузки в несколько раз и тем самым — к занижению действую-
щих нагрузок и напряжений. Кроме того, не учитывается, что
нагрузки в оконечностях, возникающие при ударах о лед, могут
значительно превосходить нагрузки от сжатия корпуса льдом.
Недостаточно учитываются основные факторы, от которых зави-
сит величина ледовой нагрузки: форма обводов корпуса, ско-
рость хода судна во льдах, толщина и прочность льда.
Таблица 4
Интенсивность ледовой нагрузки при расчете бортового набора
мощного ледокола
Район корпуса	Интенсивность нагрузки, кгс1см* на шпангоуты	на стрингеры
Носовая оконечность Средняя часть Кормовая око- нечность	80	47 40	24 60	35
При постройке в Финляндии ледоколов типа Москва финские
судостроители использовали рекомендации советских специа-
листов. Бортовая обшивка этих ледоколов рассчитывалась на
давление льда, равное 100 кгс/см2 — в носовой оконечности,
50 кгс/см2, — в средней части и 75 кгс/см2, — в кормовой оконеч-
ности. Интенсивность ледовой нагрузки на шпангоуты и бортовые
стрингеры, принятая при расчете корпусных конструкций, указа-
на в табл. 4 [41]. Опыт проектирования корпусных конструкций
ледоколов типа Москва оказался удачным: в течение многолет-
ней эксплуатации их корпусные конструкции (за исключением
днищевых) не имели существенных ледовых повреждений.
68
В СССР Д. Е. Хейсиным и Ю. Н, Поповым разработан и по-
лучил признание метод определения ледовых нагрузок [20], ко-
торый достаточно полно отражает физическую картину работы
ледокола во льдах. При обосновании этого метода ледяной по-
кров рассматривался как изотропная пластина, лежащая на упру-
гом основании (вода). Лед считался вполне упругим материалом,
а его упругие постоянные и значения пределов прочности при-
нимались по данным натурных экспериментов. При определении
ударных нагрузок условно принималась заданная конфигурация
кромок льдины. С целью уточнения полученных решений рас-
четные ледовые нагрузки сопоставлялись с фактической проч-
ностью плавающих судов. При этом учитывались сведения о
ледовых повреждениях и данные опыта эксплуатации ледоко-
лов в Арктике и в замерзающих неарктических морях.
Разработанный на этой основе расчетный метод пригоден для
ледоколов всех классов. Он позволяет при определении ледовых
нагрузок, которые в оконечностях назначаются исходя из условий
удара о лед, а в средней части корпуса — из условий статического
сжатия ледяными полями, учесть размерения ледокола, форму
его корпуса и скорость хода, а также ледовые условия, в которых
он плавает. Ниже приводятся основные зависимости указанного
метода.
Нагрузки на бортовой набор. Величина ле-
довой нагрузки зависит от конфигурации кромки льдины в районе
контакта с бортом. Как показывает анализ, кромка, очерченная
по дуге окружности (если принимать величину радиуса в преде-
лах от 10 до 40 ж), приводит к распределению и величинам ле-
довых нагрузок, хорошо согласующимся с данными натурных
испытаний и опыта эксплуатации судов во льдах. Ледовая на-
грузка в тс/м, действующая на носовую оконечность ледокола,
7н	А I	3/	2/ ’	' '
I С' С" A1 I S*n 5 Р C0S 5Р
\ Дг /
Здесь Дх — весовое водоизмещение судна (наибольшее), т:
Д2 — вес льдины, т;
С' — коэффициент, учитывающий приведенную массу ле-
докола (рис. 42);
С"— коэффициент, учитывающий приведенную массу
льдины (рис. 43);
V — скорость ледокола, уз;
ос — предел прочности льда на смятие, тс/л2;*
(3 — угол наклона шпангоута к вертикали, град;
* Для соленого арктического льда ос при ударе составляет 350—
600 тс/м2 [20].
69
Рис. 42. Значения коэффициента С7
/х — косинус угла между
нормалью к борту и
диаметральной пло-
скостью:
/j = 0,01а'щ,	(9)
где а' — угол между касатель-
ной к ватерлинии в
точке удара и диамет-
ральной плоскостью,
град;
т — коэффициент, опреде-
ляемый в зависимости
от величины угла 0 по
рис. 44: т — 1,6 cos0 +
+ 0,11.
При ударе о большое ледяное
поле, когда Дг/Д2 0, форму-
ла (8) упрощается:
qa = 0,084	' с 
\С / sin '“0 cos /s0
(Ю)
Для удобства выполнения расчетов формулу (10) можно пред-
ставить в виде
q„ = 780- kh-a— ,	(11)
где &д, kv, kg и — коэффициенты, учитывающие:
/5
—	влияние приведенных масс
судна и льдины;
4/б
—	приведенную скорость судна
VnP = Wi;
/а \’/б
ka = — —влияние предела прочности
\400/ льда на смятие;
. Зг „О 21 о0
. sin ”8 cos'° 8
-—--------------------------
sin3'5 0 cos2'5 0
— влияние угла наклона шпан-
гоута к вертикали.
70
Рис. 43. Значения коэффици-
ента С
Рис. 44. Значения коэффициентов т
Ийр
Рис. 45. Значения коэффици- Рис. 46. Значения коэффициента kG
ента
Рис. 48. Значения коэффици-
ента k$
71
Коэффициенты kG, kv и определяют по графикам
рис. 44—47. Значения углов аир снимают на уровне конструк-
тивной ватерлинии1.
Ледовые нагрузки для бортового набора в средней части
корпуса определяются исходя из условий статического сжатия
ледокола льдами. В качестве расчетных нагрузок, действующих
на корпус судна при сжатии, принимаются предельные нагрузки,
разрушающие лед заданной толщины. Наблюдения показывают,
что у борта ледокола разрушение ледяного покрова при сжатии
происходит в основном от изгиба, что объясняется значительным
наклоном борта к вертикали.
С учетом сказанного случаи сжа-
тия ледоколов, имеющих в сред-
ней части «наклонный» (0 > 8°)
или «вертикальный» (0<8°) борт,
рассматриваются отдельно.
Рис. 49. Значения коэффициен- Рис. 50. Значения коэффициента
тов и kc
Расчетная нагрузка в тс/м для ледоколов с «наклонным»
бортом
qc = 95^cftpfeft,	(12)
где /гр, kc, kp и kh — коэффициенты, учитывающие влияние:
/гр — угла наклона борта к вертикали (рис. 48);
з zo
kr — i / — — предела прочности льда на смятие2
V 200 (рис. 49);
1 Для проверки точности замера углов а' и 0 необходимо построить
графики изменения этих углов, а в случае недостаточной плавности кри-
вых сгладить их и в расчет вводить исправленные углы.
2 Для соленого арктического льда при сжатии ос = 125-н 270 тс1м\
Ор == 80-^-125 тс/м? [20].
72
fep = у — предела прочности льда на изгиб;
kh — толщины льда (рис. 50).
Расчетная нагрузка в тс]м в средней части корпуса ледоколов
с «вертикальным» бортом определяется формулой
<7с = /гв/гЩг,	(13)
где feB — коэффициент, равный 62 — для соленого льда и 73 —
для пресного;
h — расчетная толщина льда при сжатии, м.
Ледовые нагрузки, действующие на кормовую оконечность,
определяются из условия удара ледокола о лед при движении
задним ходом или при навале кормы на кромку льда при рыска-
нии. Корма находится в более легких условиях, чем носовая
оконечность. Кроме того, форма кормы ледоколов весьма благо-
приятна для восприятия ледовых усилий ввиду большего на-
клона борта в корме. В силу этого величина ледовых нагрузок
в кормовой оконечности назначается в долях от максимальной
нагрузки, действующей на носовую оконечность:
^ = ^(^н)тах-	(14)
Величина коэффициента k = 0,7 была назначена исходя
из условия удара кормой о лед со скоростью 4—5 уз. Нагрузка
при этом должна быть не менее чем на 30% выше нагрузки в сред-
ней части ледокола. Протяженность района усиления кормовой
оконечности должна составлять около 20% от длины судна, счи-
тая от кормового перпендикуляра.
Нагрузка на наружную (бортовую) об-
шивку. Анализ взаимодействия корпуса со льдом показывает,
что контактные давления, развивающиеся при раздроблении
кромки льда, зависят от массы ледокола, формы его обводов,
скорости, а также от физико-механических характеристик льда.
Ввиду того что некоторые характеристики ледяного покрова не-
достаточно изучены, строгое определение расчетной величины
контактных давлений представляется затруднительным, и при
назначении ледовых нагрузок на обшивку используют метод пе-
ресчета с прототипа.
При этом исходят из предположения, что ледовая нагрузка
распределена по наружной обшивке, причем зона распределения
имеет вид пятна, вытянутого вдоль судна на несколько шпаций.
Это дает основание полагать, что на рассматриваемом участке
борта интенсивность расчетной нагрузки на бортовую обшивку р
пропорциональна интенсивности расчетной нагрузки на борто-
вой набор q, т. е. p/pQ = q/qOi где обозначения без индекса от-
носятся к рассматриваемому ледоколу, а с индексом 0 — к судну-
прототипу.
73
Для судов, близких к прототипу, можно считать, что условия
их эксплуатации во льдах сходны. Следовательно, параметры,
характеризующие физико-механические свойства льда, конфигу-
рацию кромки льдины, а также скорость движения во льдах,
будут одинаковыми для обоих ледоколов:
% v0
Предполагается также, что интенсивность ледовых усилий,
действующих на обшивку, зависит от формы корпуса лишь в той
мере, в какой она влияет на силу удара, т. е. на приведенную
массу судна и его приведенную скорость, и практически не за-
висит от геометрии смятия кромки льда. Выражение для интен-
сивности ледовой нагрузки на обшивку при ударе о плавающую
льдину запишется в виде
Лф (С' -L С" 15
Рн (Рн/О	2/
(15)
где рн — интенсивность ледовой нагрузки на обшивку в носо-
вой оконечности;
М! — масса ледокола;
М2 — масса льдины.
В случае удара о большое ледяное поле (Af1/Af2 0) фор-
мула (15) упрощается:
")о
(16)
Отношение водоизмещений ледокола и близкого ему прото-
типа примерно равно отношению кубов их длин. Учитывая это
обстоятельство и равенство V = Vo> формулу (16) можно запи-
сать следующим образом:
Рн (Рн)о с. 3	,,
ИЛИ
PH=10-^(a')'4f%	(17)
где L — длина ледокола между перпендикулярами, м;
74
(1,6 cos Р + 0,11)*'3	m1'
Rr =------------------=---------— коэффициент, учитываю-
(C'P3	(C'f'3
щий влияние угла наклона (3 шпангоутов к вертикали
(т — коэффициент, определяемый по графику рис. 44);
fe = 2,51- r .
[^(МоГ/3
Значения коэффициента k для ледоколов
различных классов
I	класс...............................30,5
II	ъ .................................24
III	»	..............................18
Интенсивность ледовой нагрузки в средней части корпуса,
определенная из условий сжатия судна во льдах,
1/ gp /I4
Ре = (Рс)о|/	(18)
где обозначения с нулевым индексом относятся к судну-про-
тотипу. Если взять в качестве прототипа мощный ледокол со
строительной прочностью бортовой обшивки (рс)0 = 520 тс/м1,
то предельную толщину льда, давление которого выдерживает
этот ледокол, можно принять равной 4 м, а пределы прочности
льда на смятие (ос)0 = 250 тс/м1 и на изгиб (ор)0 = 125 тс 1м2.
С учетом сказанного формула (18) преобразуется:
рс = 0,52	тс!м2.	(19)
Если прочностные характеристики льда при переходе от прото-
типа к проектируемому ледоколу не изменяются, т. е. если
М°с)о = Ор/(Ор)о = 1, ТО рс = 82/i yh.
Интенсивность ледовой нагрузки на обшивку в кормовой
оконечности рк назначается по формуле
Рк = *'(Рн)тах,
где kr — численный коэффициент, равный 0,7.
Нагрузка рк должна быть не менее чем на 30% выше нагрузки
в средней части. Протяженность района усиления обшивки
в кормовой оконечности следует принимать равной 20% от длины
судна.
При движении судов во льдах помимо «прямых» ударов на-
блюдаются также «отраженные» удары, когда судно, ударившись
бортом о лед, резко отклоняется в противоположную сторону и
ударяется о лед другим бортом. Проекция скорости на нормаль
к борту при втором ударе больше, чем при первом. Соответственно
75
возрастают и контактные усилия, что приводит иногда к серьез-
ным повреждениям. В результате этого в ряде случаев отмечались
значительные деформации бортовой обшивки и набора, например
на ледоколе Ермак во время его первого арктического плавания,
а также на некоторых транспортных судах ледовых категорий.
Ледовые нагрузки в носовой оконечности с учетом отражен-
ного удара будут больше, чем приведенные выше [см. формулы
(10), (И), (17)], и определятся следующим образом:
Рис. 51. Значения функций Е (р) и
/р (₽)
Рис. 52. Эпюра ледовой нагрузки
на бортовой набор:
-- • — . — • — теоретическая нагрузка;
----------- расчетная нагрузка;
----------строительная прочность
на бортовой набор (в пгс/м)
qa.m = 0.084Д?(0,01 a	(20)
на бортовую обшивку (в тс/м2)
где
Р,от=	(2i)
sin p cos 15 p
fp (₽) = (1,6 cos ₽ + 0,11)‘/5;
1,025
0,24 H---—
0,5L
— для ледоколов I и II классов;
76
0,952
0,24
0,5Л
— для ледоколов II и III
(с носовыми винтами);
классов
х — отстояние от миделя сечения, по
которому пришелся отраженный
удар.
Прочие обозначения те же, что и выше. Графики функций
(Р) и (Р) приведены на рис. 51.
По найденным значениям интенсивности ледовых нагрузок
строят их эпюры по длине ледокола (рис. 52, 53). Эпюры спрям-
Рис. 53. Эпюра ледовой нагрузки на обшивку
------ теоретическая; ---- расчетная
ляют на отдельных участках, исходя из конструктивных сообра-
жений (например, учитывая расположение переборок). Теорети-
ческие кривые нагрузок на обшивку и набор носовой оконечности
спрямляют таким образом, чтобы число участков не превышало
двух—трех. Значения интенсивности ледовой нагрузки спрямлен-
ных эпюр являются расчетными для бортового набора и обшивки
ледового пояса.
Нагрузки на палубы и поперечные пе-
реборки. Расчетные нагрузки на палубы и поперечные пере-
борки назначаются исходя из расчетных нагрузок на бортовой
набор. Формулы для определения этих нагрузок приведены
в § 21 и 22, где рассматриваются прочность и конструкция ле-
довых палуб (платформ) и поперечных переборок.
Нагрузки на штевни. Подробный теоретический
анализ удара судна форштевнем о лед и определение возникаю-
щих при этом нагрузок проведены в работе [33].
77
Ледовая прочность ледокола обеспечивается, однако, не
только назначением ледовых нагрузок и выбором соответствую-
щего материала и конструкции его корпуса, но также выполне-
нием целого ряда эксплуатационных требований. Главнейшим
из этих требований является соблюдение некоторой «допусти-
мой» скорости движения во льдах, превышение которой может
привести к ледовым повреждениям корпуса. Допустимая ско-
рость движения в конкретных ледовых условиях определя-
ется мощностью энергетической установки и прочностью
корпуса ледокола, воспринимающего ледовые нагрузки. Для
практического ' определения безопасной возможной скорости
движения надо иметь кривые ледовой и предельной проч-
ности. Кривую ледовой прочности рассчитывают по методике,
изложенной выше. Она соответствует скорости движения, при
которой напряжения, возникающие в корпусных конструкциях
во время взаимодействия корпуса со льдом, равны пределу те-
кучести материала. Кривая предельной прочности определяется
на основании расчета конструкций в упруго-пластической зоне
и соответствует скорости движения ледокола, при которой несу-
щая способность его конструкций считается исчерпанной. С по-
мощью этих кривых, построенных в координатах V — h и нане-
сенных на график ледовой ходкости (см. § 11), можно определять
безопасную скорость движения ледокола в заданных конкретных
и прогнозируемых ледовых условиях при различных режимах
работы энергетической установки.
§ 8
Маневренность во льдах
Маневренность при работе во
льдах — совокупность качеств судна, от которых зависит его
способность поворачиваться, останавливаться, менять направле-
ние движения, совершать разбеги и т. п. Для ледокола манев-
ренные качества имеют особо важное значение, так как от них за-
висит выполнение большинства его основных функций. Это
в первую очередь относится к форсированию тяжелого льда на-
бегами, проводке судов и околке портовых сооружений. При
выполнении этих операций ледокол должен разворачиваться
во льду, отходить назад, разбегаться и т. д.
Развороты во льду производят циркуляцией либо «елоч-
кой». Разворот циркуляцией выполняют одной перекладкой
руля на борт без изменения режима работы машин. Разворот
«елочкой» осуществляют с помощью ряда маневров, приводящих
к последовательным закалываниям ледокола в лед носом и
кормой (рис. 54, а) либо только носом (рис. 54, б). Такие маневры
достигаются реверсированием гребцых винтов в сочетании с пе-
рекладками руля. Чем тяжелее ледовые условия, тем большее
78
количество манипуляций требуется для выполнения одного раз-
ворота «елочкой» и поэтому больше времени затрачивается на
разворот. Маневры, выполняемые ледоколом при околке транс-
портного судна, застрявшего во льдах, включают элементы
разворотов циркуляцией и «елочкой» (рис. 55).
Требования, предъявляемые практикой ледового плавания
к маневренности ледокола, чрезвычайно многообразны. Они ох-
ватывают такие его качества, как устойчивость на курсе, пово-
ротливость и инерция. Ледовые условия существенно услож-
няют расчеты маневренных характеристик. Однако изучение
маневренности во льдах в настоящее время находится на началь-
ной стадии развития, что не позволило пока создать надеж-
Рис. 54. Схемы разворотов ледокола во льду «елочкой» при закалывании
носом (а) и при закалывании носом и кормой (б)
I — IX—. последовательные положения ледокола
ную расчетную методику. Следует отметить, что наиболее важ-
ным источником информации о маневренности ледокола во льду
являются натурные данные, без которых изучение маневренности*
теряет реальную основу.
Устойчивое т.ь на курсе для ледокола не яв-
ляется столь важным качеством, как поворотливость. Устой-
чивость представляет практический интерес лишь для мощных
ледоколов, которые предназначаются для прокладки каналов во
льду в качестве ледоколов-лидеров и, кроме того, сравнительно
часто совершают длительные переходы по чистой воде от базы до
района работ во льду. Большинство вспомогательных и отчасти
средних ледоколов такие переходы совершают редко, так как они
обычно приписаны к портам, расположенным в непосредственной
близости от места их работы.
Устойчивость ледокола на курсе при плавании в ледовых
условиях определяется главным образом процессом взаимодей-
ствия корпуса со льдом. Основной чертой этого процесса яв-
ляется его случайный характер, который обусловлен неоднород-
ностью ледяного покрова и случайностью силового контакта
корпуса со льдом. Поскольку свойства льда стихийно изменяются,
79
а)
Рис. 55. Маневры ледокола при околке судна: а — околка кормой; б и
в — околка носом
80
то возмущения параметров движения ледокола во льду яв-
ляются случайными, а их отклонения от средних значений могут
быть достаточно большими. Эти возмущения вызывают рыскание
ледокола, которое характеризуется углом рыскания и перио-
дом рыскания. По мере увеличения неравномерности характе-
ристик ледяного покрова угол и период рыскания ледокола при
прочих равных условиях увеличиваются. Для поддержания
первоначального направления движения ледокола рулевому
приходится периодически перекладывать руль, причем угол пе-
рекладки руля в значительной степени зависит от величины угла
рыскания. При ходе ледокола в неравномерном ледяном покрове
руль используется для противодействия возмущающим си-
лам и моментам этих сил. Чем эффективнее руль, тем меньше
угол рыскания. Таким образом, угол рыскания ледокола зависит
не только от неравномерности льда, но и также от управления
рулем (т. е. от качества работы рулевого).
Установлено, что, несмотря на теоретическую неустойчивость
на курсе, ледоколы при автономном плавании во льдах обладают
эксплуатационной устойчивостью на курсе. Последняя оценива-
ется среднестатистическими значениями периодов и амплитуд
рыскания судна, периодов и углов перекладки руля. Наиболее
важной характеристикой эксплуатационной устойчивости на
курсе является средняя частота и средний угол перекладки
руля в различных ледовых условиях. В табл. 5 приведены дан-
ные наблюдений, полученные при непрерывном движении ледо-
кола типа Василий Прончищев в ровном сплошном льду различной
толщины и при ходе на чистой воде. Как следует из таблицы, при
непрерывном движении в ровном сплошном льду амплитуды
рыскания ледокола сравнительно невелики.
Таблица 5
Характеристики эсплуатационной устойчивости на курсе
ледокола типа Василий Прончищев
Условия плавания	Средний угол перекладки руля, град	Средняя частота перекладки руля. \jMUH	Средний период рыскания, мин	Средняя амплитуда рыскания, град
Чистая вода, штиль Сплошной лед	0,5	1,2	1,6	0,2
толщиной, см: 10	2,7	4,4	3,0	0,6
20	3,5	6,1	2,9	0,4
40	4,2	6,4	3,3	0,7
В настоящее время не существует норм для оценки эксплуата-
ционной устойчивости на курсе ледоколов при их движении
во льдах. Если условно принять в качестве такой нормы крите-
81
рий, применяющийся для оценки устойчивости на курсе обычных
судов (частота перекладки руля — не более 4—6 1/мин, угол —
не свыше 3—5° на борт в условиях слабого волнения), то ледокол
при движении в ровном сплошном льду толщиной меньше Лпр
может быть отнесен к числу судов с удовлетворительной управ-
ляемостью.
Анализ данных табл. 5 показывает также, что какой-либо
связи между характеристиками устойчивости на курсе и тол-
щиной льда не обнаруживается. К аналогичному выводу теорети-
ческим путем пришел Д. Е. Хейсин, который исследовал задачу
об устойчивости ледокола на прямом курсе во льду с помощью
вероятностных методов. Им получено следующее выражение
для средней частоты рыскания:
21Т
Лг(1 + Л) То

(22)
и связанная с ним формула безразмерного критерия устойчивости
k = ^ = £ 1 f 2V ~~~
N V п V J2(\+n)T0V
где X' — присоединенная масса;
Jz — момент инерции судна относительно оси г;
т0 — время действия контактной силы, возникающей при
взаимодействии корпуса со льдом;
п — коэффициент, зависящий от главных размерений судна.
В неравномерном по толщине и прочности торосистом льду,
а также в дрейфующем крупно- и мелкобитом льду эксплуата-
ционная устойчивость ледокола на курсе значительно хуже,
чем в ровном сплошном льду. В таких ледовых условиях угол
рыскания ледокола достигает 40—50°.
Ледокол, оборудованный одним носовым винтом, в любых
условиях обладает худшей устойчивостью на курсе, чем ледокол
с двумя винтами в носу или ледокол без носовых винтов.
Удовлетворительная устойчивость на курсе присуща ледоко-
лам не при всех эксплуатационных режимах работы во льдах.
В частности, при буксировках во льдах вплотную отдельных'су-
дов и составов, превосходящих ледокол-буксировщик по размере-
ниям и водоизмещению, ледокол неустойчив на курсе и часто
не слушается руля.	/
Поворотливость ледокола при работе во льдах от-
личается от его поворотливости на свободной воде. Это отличие
обусловлено особенностями взаимодействия корпуса ледокола
с ледяным покровом. Так, при движении ледокола по криволи-
нейной траектории во льду наблюдается асимметрия в силовом
контакте льда с правым и левым бортами: «внешний» по отноше-
нию к центру поворота борт почти на всем своем протяжении от
82
носа до кормы входит в контакт с ледяным покровом, тогда как
«внутренний» борт соприкасается с ледяным покровом лишь
частью длины носового заострения (рис. 56, а). Таким образом,
сила ледового сопротивления создает при криволинейном дви-
жении ледокола вращающий момент, который приложен к кор-
пусу на некотором расстоянии в нос от центра тяжести.
Рис. 56. Циркуляция ле-
докола в ровном сплош-
ном льду: а — схема
взаимодействия корпуса
со льдом; б — общая схе-
ма циркуляции
В соответствии с этим в систему уравнений движения ле-
докола по криволинейной траектории во льдах, помимо сил
и моментов сил, учитываемых обычно в теории поворотливости,
войдут составляющие силы ледового сопротивления и их мо-
менты. При современном уровне знаний эти уравнения не могут
быть решены аналитически, так как они содержат большое число
величин, зависимость которых от скорости, угла перекладки
руля и угла дрейфа неизвестна.
Общий характер циркуляции ледокола во льду мало отли-
чается от наблюдаемого на свободной воде: при циркуляции
во льду также различают три периода, последовательно перехо-
83
дящих один в другой (маневренный I, эволюционный II и устано-
вившийся III — рис. 56, б). По сравнению со свободной водой
продолжительность первых двух периодов циркуляции (манев-
ренного и эволюционного) в ледовых условиях сокращается,
а их характерные особенности становятся менее ярко выражен-
ными. Практическое значение этих периодов циркуляции при
плавании во льдах невелико, и поэтому их можно не рассматри-
вать. На рис. 57 показано записанное в натурных условиях
В. А. Трониным изменение во времени основных параметров
т, сек
Рис. 57. Параметры циркуляции ледокола
---— на свободной воде; -во льду; ф — курсовой угол
циркуляции речного ледокола типа Волга.1 Нетрудно заметить,
что ледяцой покров значительно снижает скорость поступатель-
ного Кц и вращательного соц движения ледокола и, следова-
тельно, увеличивает период циркуляции.
Относительный радиус установившейся циркуляции гц при
заданном угле перекладки руля 6р практически не зависит от
основных характеристик ледяного покрова (толщины льда, спло-
ченности, разрушенности и т. п.) и от скорости, при ее изменении
во всем диапазоне реальных скоростей ледокола (т. е. при числе
Фруда Fn 0,25). Средняя величина гц во льду примерно равна
радиусу циркуляции на свободной воде при соответствующих
углах перекладки руля (табл. 6, рис. 58).
Крен ледокола при циркуляции во льду незначителен (не
более 1—2°). Линейная и угловая скорость установившейся цир-
1 Ледокол типа Волга (L — 44,7 м, В = 11,4 м, Т -= 2,6 м, А — 780 tri)
оборудован дизель-электрической энергетической установкой мощностью
1700 л. с., двумя винтами в корме и тремя рулями.
84
00
сл
Таблица 6
Параметры циркуляции ледоколов во льдах и на свободной воде
Название ледокола	Условия плавания	Характеристики льда				Параметры установившейся циркуляции			
		Толщина льда, см	Высота снега, см	Торосис- тость, баллы	Разру- шенность, баллы	V, Уз	1 Ц’ уз		Период /ц, мин
Москва	Чистая вода			—.					18,4	16,4	2,0	3,6
	» »	—-	—	—	—	17,9	16,0	2,1	3,6
	» »	—	—	—	—	15,5	14,7	2,0	4,3
	» »	—	—-	—	—	11,5	10,3	1,7	4,3
	Сплошной лед	100	30	0—1		2,2	1,5	1,8	28,0
	Крупно- и мелкобитый лед сплоченностью 8—10 баллов	100—130	0—10	1—2	3—4	10,0	8,0	2,0	7,0
	Сморози, крупно- и мелкобитый лед сплочен- ностью 9—10 баллов	100—250	10—30	3—4	0	0,15	0,1	2,2	240
Василий	Чистая вода	—	—					14,3	13,8	2,6	2,5
П рончищев	Сплошной лед	10	0	0	0	12,0	11,6	3,2	3,5
	» »	25	15	0—1	0	3,3	3,4	2,6	10
	» »	25—30	0—5	0—1	0	8,6	8,6	3,2	4,8
	» »	30	0—2	0	0	6,5	5,5	2,5	6,0
	» »	55	5—10	0—1	0	1,5	1 ,о	2,4	3,0
Волга	Чистая вода	—	—	—			10,0	5,0	1,2	2,3
	Сплошной лед	15	0—10	0	0	4,6	2,4	1,4	5,2
	» »	20	0—10	0	0	3,6	1,9	1,5	8,3
	» »	26	0—10	0	0	2,8	0,8	1,6	17,0
	» »	30	0—10	0	0	1,6	0,4	1,5	60,0
куляции зависит от угла перекладки руля и характеристик ле-
дяного покрова. Так, линейная скорость циркуляции умень-
шается с увеличением толщины льда и угла перекладки руля
(рис. 59). Это приводит к тому, что во льду, толщина которого
близка к /гпр, перекладка руля на угол свыше 20—30° может при-
вести к остановке ледокола. Например, ледокол Волга в ровном
сплошном льду толщиной h = 30 см (предельная толщина льда
для этого ледокола составляет 35 см) при перекладке руля на
30° снижает скорость и останавли-
вается (на рис. 59, а отрезки кри-
вых, изображенных пунктиром, со-
ответствуют работе ледокола набе-
гами).
Угловая скорость на установив-
шейся циркуляции соц с увеличе-
нием толщины льда быстро умень-
шается. Во льду заданной толщины
угловая скорость увеличивается
при увеличении угла перекладки
руля. Эта закономерность нару-
шается в тех случаях, когда тол-
щина льда становится близкой
к предельной для данного ледокола.
В последнем случае увеличение
угла перекладки руля более чем
на 20—30° приводит к снижению
<оц (рис. 59, б), что объясняется
Рис. 58. Зависимость радиуса
циркуляции от угла переклад-
ки руля при различной тол-
щине льда
1 -- 30 см; 2 — 26 см; 3 — 23 см;
4 — 20 см; 5 — 15 см
резким возрастанием гидродинами-
ческой силы на руле.
Попытка создать теоретически
обоснованный метод оценки пара-
метров поворотливости судна при
движении во льду была предпри-
нята В. А. Тропиным [27]. Ему удалось аналитически выра-
зить составляющие силы ледового сопротивления и ледовый мо-
мент, действующие на ледокол, который совершает циркуляцию
в сплошном льду, и произвести их численное определение с по-
мощью расчетов на электронной вычислительной машине (ЭВМ).
Полученные В. А. Тропиным расчетные формулы отличаются,
на наш взгляд, неоправданной сложностью. При выводе этих
формул принят ряд сравнительно грубых допущений. В первую
очередь это относится к предположению, что силы ледового со-
противления на циркуляции не зависят от скорости. Такое до-
пущение приемлемо только для случая движения ледокола во
льду толщиной, близкой к Однако в общем случае скорость
ледокола во льду изменяется в довольно широком диапазоне
(от 1—2 до 10—15 уз). Разворот циркуляцией на практике выпол-
86
няют в основном во льдах, толщина которых значительно меньше
йпр, т. е. при сравнительно высокой скорости. Поэтому для ре-
шения практических задач управляемости подобное допущение
непригодно.
Приближенную оценку основных параметров установившейся
циркуляции ледокола (относительный радиус циркуляции, пе-
риод циркуляции, линейная и угловая скорость хода на цирку-
ляции) с достаточной для практических целей степенью точности
можно произвести с помощью приведенной ниже эмпирической
методики. Эта методика базируется на установленном экспери-
Рис. 59. Зависимость Рц от толщины льда
ки руля (б)
6р, град
(а) и (Оц от угла переклад-
ментальным путем положении о том, что средняя величина от-
носительного радиуса, циркуляции в различных ледовых усло-
виях стабильна и приблизительно равна радиусу циркуляции
на свободной воде. Благодаря этому величину гц можно опреде-
лять по известным формулам теории управляемости судов на
свободной воде.
Анализ экспериментальных данных показывает также, что
при заданных значениях угла перекладки руля 6р зависимость
7Ц f как и при прямолинейном движении ледокола во
льду (см. § 6), сохраняет линейный характер (см. рис. 59, а).
Поэтому скорость ледокола на циркуляции в ровном сплошном
льду может быть приближенно оценена с помощью выражения
^ц.л = Г,в-(Уц.в-Ув)А,	(23)
"пр
где Уц в — скорость ледокола на циркуляции в свободной
воде, а — скорость его прямолинейного движения.
87
При расчете Уц, л по формуле (23) толщина льда h является
величиной заданной, предельная толщина льда йпр может быть
найдена с помощью формулы (1), а величина скорости Уц. в мо-
жет быть определена расчетом по известным формулам теории
управляемости либо заимствована из данных натурных или мо-
дельных испытаний.
Скорости некоторых ледоколов прн
плавании иа свободной воде с углами
перекладки руля 0 и 40°, уз
0°	40°
Москва....................18,6	16,4
Василий Прончищев.........14,5	13,7
Волга.....................10	4,2
Угловую скорость соц и период /ц нетрудно определить, зная
величины Уц и гц:
ц r„L ’	Гц *
Очевидно, влияние главных размерений и формы ледокола на
радиус установившейся циркуляции во льду будет таким же,
как и на свободной воде, а их влияние на скорость циркуляции
во льду в первом приближении может быть учтено с помощью
формул (1) и (3).
Для суждения о поворотливости ледокола недостаточно
знать параметры установившейся циркуляции. Как отмечалось,
основным практическим способом разворота ледокола во льду
является «елочка». Этот способ разворота, в отличие от разворота
циркуляцией, требует меньшей площади для маневрирования и
меньших затрат времени. Он эффективен в любых ледовых усло-
виях, особенно в тяжелых, которые ледокол не в состоянии прео-
долеть непрерывным ходом. Отстояние крайней точки разворота
«елочкой» от линии прямого курса ледокола (т. е. от центра раз-
ворота) не превышает, как правило, 1,0—1,5 длины корпуса.
Параметры разворота зависят от поворотливости ледокола, его
инерционных характеристик и маневренности энергетической
установки. Немаловажное значение имеет также способность ле-
докола закалываться в кромку льда («закалываемость»). Эта спо-
собность позволяет ледоколу выходить из канала под острым
углом к его оси. Наилучшей закалываемостью обладают ледоколы,
имеющие малый радиус циркуляции, острые носовые образо-
вания и специальную форму сечения форштевня в районе дей-
ствующей ледовой ватерлинии. Переднюю грань форштевня
ледокола выполняют вогнутой, с тем чтобы его боковые ребра
при заданном угле входа ватерлинии а'Е были более острыми.
На рис. 111,6 (см. § 23) приведено сечение форштевня ледокола
Василий Прончищев, обладающего хорошей закалываемостью.
88
Эффективность разворота ледокола «елочкой» в каждом конкрет-
ном случае зависит от особенностей ледяного покрова вблизи кор-
пуса ледокола и от мастерства судоводителя. Поэтому объектив-
ная оценка этого способа поворота затруднена. Основным пара-
метром разворота «елочкой» является время (период) поворота
на 180°, который служит важным эксплуатационно-техническим
показателем маневренности ледокола (табл. 7).
Таблица 7
Время разворота ледоколов в сплошном льду «елочкой»
Название ледокола	Характеристики ледяного покрова				Время раз- ворота на 180°
	Толщина	Высота снега	Торосис- то ст ь	Разру- шенность	
	см	см	баллы	баллы	мин
Москва	70-80	30	0—1	0	11,0
	100	0—10	0-1	0-1	10,0
	100	30	0—1	0	15,0
	145	0—10	0—1	2—3	13,0
	110—130	10—30	1—2	0—1	19,0
	100—180	0—20	3—4	3	40,0
Василий	15	0-5	0	0	4,7
Прончищев	55	5—10	0—1	0	12,0
	57	10—15	0-1	0	13,0
Важное значение для ледокола имеет управляемость на
малом ходу, а также при буксировке судов и при работе зад-
ним ходом. При движении в тяжелом льду (когда скорость
хода мала, а энергетическая установка работает на полную
мощность) руль трехвинтового ледокола сохраняет эффективность
за счет того, что скорость потока, набрасываемого на него сред-
ним кормовым винтом, достаточно высока. Управляемость ле-
докола, оборудованного двумя кормовыми винтами, хуже.
При движении малым ходом на чистой воде или в легких ле-
довых условиях (когда энергетическая установка работает
неполной мощностью) управляемость многовинтовых ледоколов
удовлетворительна благодаря возможности маневрирования дви-
жителями. Так, для обеспечения хорошей управляемости трех-
винтового ледокола при движении малым ходом в сравнительно
легких ледовых условиях применяется схема, при которой сред-
ний винт работает полной мощностью, обеспечивая полезную
тягу для продвижения судна и создавая благоприятные условия
для работы руля, а бортовые винты используются либо для сдер-
живания ледокола, либо для увеличения вращающего момента,
создаваемого рулем. Момент, создаваемый бортовыми винтами
89
при их вращении в противоположные стороны, можно оценить
с помощью выражения
Ме = (а — /в tg ав) (Тб + ^б. 3)»	(24)
где Т6 — тяга бортового винта при переднем ходе;
Тбз — то же при заднем ходе;
а — расстояние между осями бортовых винтов;
ав — угол между линией вала и диаметральной плоскостью;
/в — расстояние между центром тяжести ледокола и
плоскостью диска бортового винта.
Расчеты по формуле (24) показывают, что величина момента,
создаваемого бортовыми винтами при их работе на полную мощ-
ность в противоположные стороны, соизмерима с моментом, соз-
даваемым рулем (например, для ледокола типа Москва это —
510 и 750 m-м соответственно). Маневрирование винтами та-
ким образом существенно улучшает управляемость ледокола,
однако оно снижает полезную тягу и приводит к потере скорости
хода во льдах, поэтому его используют лишь в особых случаях
(при работе вблизи судов, портовых сооружений и т. п.).
При работе во льдах задним ходом управляемость ледокола
обеспечивают исключительно за счет маневрирования бортовыми
гребными винтами, так как руль, во избежание ледовых повреж-
дений, всегда фиксируют в нулевом положении. Поэтому управ-
ляемость ледокола на заднем ходу, как правило, значительно
хуже, чем на переднем. Исключение в этом отношении составляют
ледоколы, оборудованные двумя винтами в носу и в корме, у ко-
торых управляемость на переднем и заднем ходу практически
равноценна.
Инерционные характеристики в значитель-
ной степени определяют маневренность ледокола и оказывают
влияние на безопасность плавания во льдах. Для оценки инерции
ледокола при работе в ледовых условиях принято использовать
те же параметры и характеристики, что и при измерении инерции
судна на свободной воде: длину и время пробега, необходимое
судну при выполнении ряда стандартных маневров. К числу
этих маневров относятся: останов (т. е. случай когда режим ра-
боты гребной установки изменяется с «полного вперед» на «стоп»),
торможение («полный вперед»—«полный назад») и разгон («стоп» —
«полный вперед»). О характере изменения скорости ледокола при
выполнении указанных маневров можно судить с помощью диа-
граммы рис. 60, построенной на основании данных натурных ис-
пытаний.
Кроме того, для эксплуатации ледокола представляет интерес
процесс его движения после разбега во льду, толщина которого
превышает предельную, преодолеваемую непрерывным ходом.
Этот процесс можно характеризовать временем пробега и длиной
пути, проходимого ледоколом с момента входа в лед до полной
90
остановки, когда энергетическая установка развивает полную
мощность.
Методика расчета характеристик неустановившегося прямо-
линейного движения судна во льдах впервые была опубликована
Д. Е. Хейсиным и Е. Ю. Петровым в работе [18]. Эта методика
основана на анализе дифференциального уравнения движения
судна, которое записывается следующим образом:
А(1+Х)^- = Т(П-7?л(У),	(25)
s	at
а при переходе к относительным координатам % = х/А и скоростям
Frt = V/VgL оно будет иметь вид
д(1+*)р„4^=йрл)-ял(рп),
dt>
(26)
где X — коэффициент присоединенной
массы.
При допущении о квазистационарно-
сти рассматриваемых процессов, сопро-
тивление входящее в правую часть
уравнений (25) и (26), можно определять
в помощью общепринятых методов (ана-
литических или экспериментальных), а
Рнс. 60. Изменение ско-
рости ледокола при ма-
неврах
I — останов; II — разгон;
III — торможение
тягу винтов полагать постоянной, рав-
ной тяге на швартовом режиме Тшв (та-
кое допущение подразумевает тождест-
венность характера взаимодействия кор-
пуса со льдом, наблюдаемого при непре-
рывном движении ледокола и при работе набегами). С учетом
сказанного правая часть уравнения (26) может быть представ-
лена в общем виде:
т (F„) — Rn (F„) = тшв — Rnp — CjF„ — c2F„2,	(27)
где R„p — прямое ледовое сопротивление, практически не
зависящее от скорости;
Су и с2 — постоянные коэффициенты.
Уравнения (25) и (26) в этом случае приводятся к нелинейным
дифференциальным уравнениям первого порядка с разделяю-
щимися переменными и могут быть решены любым из известных
способов. В частности, в работе [18] рекомендуется использовать
для этой цели графическое решение путем построения ломаных
Эйлера. Окончательные расчетные зависимости для определения
характеристик указанных выше нестационарных процессов не-
трудно получить, подчиняя общие решения уравнений (25) и (26)
91
соответствующим начальным условиям. Для расчета длины про-
бега при останове будем иметь
F/г „____(Р/г)	(28)
di ~ А (1 + X) F„ ’	1
Длина пробега при разгоне ледокола и при движении во льду
с разбега может быть определена с помощью следующего уравне-
ния:
P/г ___ Ял ± тшв .	(29)
di - A(l+X)Frt
Наконец, длина пробега при торможении,
Р/г _ __ Ял (Р/г) Рз- х	(30)
di ~~	A(1+X)F„	1 ;
при условии, что пробег за время, в течение которого произво-
дится реверс гребного двигателя, учитывается отдельно с помо-
щью формулы (28) и суммируется с (30).
Практически длину и время пробега ледокола по уравнениям
(28)—(30) определяют следующим образом: в правую часть соот-
ветствующего уравнения подставляют начальные значения Fn =
dFn (	dFn\	i
= Frt0 и определяют величину —- или —- , равную tg у.
di \ dt )
Затем из точки (0, Fn0) проводят прямую под углом у к оси абс-
цисс (с учетом знака) до пересечения с линией, параллельной оси
ординат и отстоящей от нее на расстоянии А£ (или А/). Затем
графически определяют значение Fnl, служащее начальным отсче-
том для дальнейшего построения, которое продолжают до пере-
сечения ломаной линии с осью абцисс.
С помощью натурных наблюдений удалось установить, что
характер движения ледокола и взаимодействия его со льдом
при отмеченных неустановившихся процессах принципиально не
отличается от движения, имеющего место при непрерывном
стационарном прямолинейном движении ледокола во льду, ко-
торое подробно описано в работе [16]. Это обстоятельство слу-
жит косвенным подтверждением справедливости гипотезы о
квазистационарности рассматриваемых процессов. Сопоставле-
ние результатов натурных испытаний ледоколов различных ти-
пов с данными расчетов, охватывающих все виды интересую-
щих нас маневров (остановы, торможения, разгоны и работа
с разбега), показывает их удовлетворительное совпадение. Урав-
нения (28)—(30) могут быть использованы для определения ха-
рактеристик инерции проектируемого ледокола и для оценки
влияния на них различных факторов. К числу этих факторов
относятся, с одной стороны, элементы ледокола и, с другой—
параметры ледовой среды. Как правило, абсолютное значение
длины пробега судна при останове, торможении и разгоне во
92
льду значительно меньше, чем при выполнении аналогичных
маневров на чистой воде (рис. 61, табл. 8). В сравнительно лег-
ких ледовых условиях (малая толщина и сплоченность льда)
длина пробега при останове намного больше, чем при торможении.
В тяжелых ледовых условиях (особенно при толщине льда, близ-
кой к Лпр) длина пробега при останове и торможении практи-
чески одинакова.
Рис. 61. Длина пробега ледокола Москва в зависимости от начальной ско-
рости: а — в ровном сплошном льду; б — в природном мелкобитом льду
при сплоченности льда 6 (кривая 7), 8 (кривая II) и 10 баллов (кривая III)
------ останов;----— торможение
Из числа параметров, относящихся к судну, существенное
влияние на характеристики неустановившегося движения ока-
зывают начальная скорость Vo и водоизмещение, которые входят
в расчетные зависимости в явном виде. При разгоне, торможении
и продвижении во льду с разбега к указанным факторам добав-
ляется тяга гребных винтов. Характеристики неустановившегося
движения зависят также и от других элементов судна, таких, как
главные размерения, коэффициенты формы обводов корпуса и
прочие, так как они входят в выражения для определения ледо-
вого сопротивления.
Влияние начальной скорости на длину пробега иллюстрирует
график рис. 62. При толщине льда, близкой к Ллр, пробег как при
останове, так и при торможении составляет всего 5—10 м (т. е.
пренебрежимо мал по сравнению с пробегом на свободной воде)
и практически не зависит от элементов ледокола. Время останова
и торможения также мало. Оно соизмеримо с временем реверса
93
гребной электрической установки ледокола, которое составляет
обычно 8—12 сек. На основании рис. 62 можно судить также о вли-
янии водоизмещения на длину пробега при останове ледокола
в сплошных льдах. Анализ
формул (28)—(30) и резуль-
таты расчета показывают,
что в среднем длина про-
бега ледокола в ровном
сплошном льду при оста-
нове и торможении пропор-
циональна его водоизмеще-
нию в степени, несколько
меньшей единицы. Однако
влияние водоизмещения
трудно представить в чи-
стом виде, так как сравни-
ваемые ледоколы отлича-
ются, помимо водоизмеще-
ния, также тягой винтов,
начальной скоростью и ря-
дом других элементов.
Рис. 62. Длина пробега ледоколов: а — при Vo = VyCT
(-----останов;-------------торможение); б — при Уо =
= 3 уз (------), 5 уз (-----)
1 — Москва', 2 — Василий Прончищев; 3 — Волга
Резюмируя, отметим следующее. Устойчивость на курсе
у большинства современных морских ледоколов удовлетвори-
тельна. Поворотливость является важнейшим качеством ледокола,
и на новых ледоколах следует добиваться ее повышения за счет
94
Таблица 8
Инерционные характеристики ледоколов
Название ледокола	Условия плавания		Толщина льда, см	Начальная скорость, уз	Останов	Торможение				Разгон	
					Путь, м	Время, сек	Путь, м	Время, сек	Путь, м	Время, сек
Москва	Чистая вода		0	18,7	1200	500	220	62	900	960
	Сплошной	лед	70	8,0	100	—	60	30	—	—
	»	»	100	5,5	40	—	27	18	—	—
	»	»	120	3,0	15	—	9	9	—			
	»	»	140	1,5	8	10	6	8	—	—
Василий	Чистая вода		0	14,6	850	480	120	48,	0 —	—
Прончищев	Сплошной	лед	20	9,0	170	125	76	32	180	75
	»	»	30	7,0	70	46	38	20	140	65
	»	»	40	4,0	27	—	15	16	120	80
	»	»	50	2,5	12	—	10	11	—	—
	»		60	1,0	0	9	5	8	—	—
Волга	Чистая вода		0	10,5 500		315	160	57	245	105
	Сплошной	лед	30	1,0	7,0	12,0	4,5	10	15,5	18,6
выбора оптимальных соотношений главных размерений и формы
обводов корпуса, а также в основном за счет повышения эф-
фективности работы рулевого устройства и движительного
комплекса. Наилучшей управляемостью во льду обладают ле-
доколы, оборудованные двумя носовыми и двумя кормовыми вин-
тами, а также ледоколы с тремя винтами в корме. У последних
эффективность работы руля повышается при передаче большей
части мощности на средний винт. Поэтому схема распределения
мощности между гребными винтами в пропорции 1:2:1 на
трехвинтовом ледоколе, с точки зрения управляемости, выгод-
нее, чем схема 1:1:1. Управляемость ледокола на заднем
ходу и особенно при буксировках нуждается в улучшении.
Улучшения характеристик инерции новых ледоколов можно
добиться в основном за счет повышения мощности их энергети-
ческих установок при заданном водоизмещении.
§ 9
Заклинивание ледокола
во льдах
Под заклиниванием ледокола во
льдах обычно понимают его вынужденную остановку, в результате
которой он не в состоянии продолжать движение вперед или
95
сойти со льда задним ходом. Следует различать заклинивание со
всплытием корпуса и без всплытия. В обоих случаях освобожде-
нию ледокола от заклинивания препятствуют силы трения между
льдом и обшивкой. В первом случае наличие сил трения в ос-
новном обусловлено реактивными давлениями, появляющимися
в результате всплытия корпуса при налезании на лед, а во вто-
ром — реактивными усилиями, которые создаются не дейст-
вием сил веса судна, а давлением битого льда при сжатии.
Заклинивание со всплытием чаще всего наблюдается при
работе ледокола набегами в тяжелых сплошных торосистых
льдах. Как правило, при заклинивании со всплытием образуются
две зоны контакта корпуса со льдом (по одной е каждого борта),
которые обычно располагаются в средней части корпуса с неко-
торым смещением в нос от миделя. В этом случае в зонах кон-
такта наблюдается интенсивное смятие и дробление льда
(рис. 63, а). Реже при заклинивании со всплытием образуются
три зоны контакта: две — в средней части корпуса и одна —
в районе форштевня. Возможно также заклинивание ледокола
при наличии одной зоны контакта — в районе форштевня и при-
легающих к нему участков бортов корпуса.
При выводе аналитических выражений для условий заклини-
вания будем считать, что судно находится в равновесии. Будем
полагать также, что зоны заклинивания расположены симмет-
рично с обоих бортов, т. е. что силы трения и реактивные нор-
мальные давления со стороны льда симметричны относительно
диаметральной плоскости. Дифферентом и креном судна при
заклинивании будем пренебрегать, что упростит решение задачи
и не внесет существенных погрешностей. Систему координат вы-
берем таким образом, чтобы плоскость xoz совпала с диаметраль-
ной плоскостью, плоскость yoz — с плоскостью миделя и плос-
кость хоу— с плоскостью ватерлинии. При исследовании процесса
заклинивания необходимо определить усилия, удерживающие
судно, в зависимости от условий заклинивания и формы обво-
дов корпуса, и, кроме того, оценить эффективность различных
средств, направленных на освобождение судна от заклинивания.
Определим условия заклинивания ледоколов.
При заклинивании средней частью кор-
пуса со всплытием при двух зонах контакта ледокол нахо-
дится в равновесии под действием потерянной силы плавучести
Q = (оА TS (где со — удельный вес воды, АТ — изменение сред-
ней осадки и S — площадь ватерлинии), направленной верти-
кально вниз, двух реактивных сил N (по одной с каждого борта),
действующих со стороны льда по направлению нормали к борту
в месте контакта, и сил трения F, которые располагаются
в плоскостях, касательных к поверхности корпуса в районе за-
клинивания (рис. 63, б). Составляющие сил нормального давле-
ния стремятся сдвинуть ледокол в сторону отрицательных зна-
96
Рис. 63. Заклинивание ледокола средней частью корпуса (а), схема действия сил (б) и схема разложения сил при
заклинивании (в)
чений х. Следовательно, силы трения при заклинивании пре-
пятствуют отходу ледокола назад. При отходе назад ледокол
скользит по клинообразному желобу, который образуется в ре-
зультате смятия льда бортами в процессе налезания носовой части
корпуса на ледяной покров. Таким образом, ледокол совершает
плоско-параллельное движение в вертикальной плоскости. Тра-
ектории движения его точек будут представлять собой линии,
параллельные батоксам в зонах контакта корпуса со льдом. Та-
ким образом, при заклинивании суммарная сила трения F, дейст-
вующая с каждого борта, направлена по касательной к батоксу
в районе контакта корпуса со льдом.
Будем считать, что силы N и F приложены в середине длины
зоны контакта, т. е. в точках О и 0х, а потерянная сила плаву-
чести Q лежит в диаметральной плоскости, и линия ее действия
проходит через точку С, так что ОС = 0гС (рис. 63, в).
Заменим силу Q двумя эквивалентными силами Q/2, приложен-
ными в точках О и 0х. Проектируя силы, приложенные в точке О
(или 0х), на направление касательной и нормали к батоксу, по-
лучим следующие уравнения равновесия судна:
F-----— sin у' = 0;
2
(31)
N sin yf-----cos yr = 0,
где у' — угол наклона батокса к плоскости ватерлинии;
у' — угол между направлением нормали к судовой поверх-
ности в точке О и линией ООХ, параллельной оси у.
Предельное значение силы трения F определим по закону Ку-
лона
F = /C1W,	(32)
где fCT — коэффициент статического трения обшивки о лед.
Замечаем, что
sin у' =	-os |V ,	(33)
cos у' cos у'
где zf — угол между нормалью к борту и вертикалью, который
в средней части судна может быть принят равным углу наклона
шпангоута к горизонтали 0'.
Из (31) находим
/ст tgy'cosp'/cosy'.
Ледокол будет заклиниваться при соблюдении условия
/ст tg Y cos P'/cos у'.	(34)
Используем зависимость между углами а', 0' и у'
tgy'= tga'tgP',	(35)
98
где а' — угол между касательной к ватерлинии и диаметральной
плоскостью; условие заклинивания ледокола средней частью
корпуса представим в виде
f„ > sin 0' tg а' / 1 + tg2a'tg20' .	(36)
Формула (36) позволяет по заданной величине коэффициента
трения fCT определить соотношение между углами а' и 0', при ко-
тором заклинивание ледокола бортами не произойдет.
Заклинивание форштевнем происходит вслед-
ствие вползания носа ледокола на лед. После остановки и пре-
Рис. 64. Схема действия сил при заклинивании форштевнем
кращения работы гребных винтов на передний ход ледокол сможет
сойти со льда только в том случае, если самоторможение форш-
тевня и прилегающих к нему участков корпуса о лед будет
отсутствовать.
Обозначим через Qx вертикальную силу, возникшую на
форштевне в результате вползания ледокола.
Нормальная реакция со стороны льда на корпус действую-
щая с каждого борта, определяется (рис. 64) по выражению
дг = Qi	cqs<P
1	2	sin у' ’
где ср — угол наклона форштевня к горизонту;
у' — угол между направлением нормали и поперечной го-
ризонтальной осью.
Условие заклинивания запишется в виде:
Qxsin ф <_ 2FX,
где Fx — сила трения, действующая на каждом из прилегающих
к форштевню участках борта.
99
Замечая, что
/7 f М f Qi cos Ф
2 Sin у
находим
/ст >tg<psin#'.
Заменяя в этом выражении sin у' его значением из (33) и учи-
тывая, что
, 1
епч 7 "--------------
mtg*0'cos4 ’
получим следующее условие заклинивания ледокола форштевнем:
/ст>-^--=^=.	(37)
COS ф у 1 4- fg2 Р' cos2 ф
Заклинивание без всплытия корпуса
наблюдается при движении в тяжелых битых льдах большой спло-
ченности или в канале, проложенном в торосистых льдах. В таких
условиях свободному раздвиганию льда в стороны препятствуют
крупные льдины или кромки канала. Вследствие этого обломки
льда, находящиеся в непосредственной близости к судну, сжи-
маются. Это приводит к появлению реактивных давлений на
корпус, которые в свою очередь вызывают появление значитель-
ных сил трения. Очевидно, величина этих сил является неопре-
деленной. При таком заклинивании силы трения направлены
по касательной к ватерлинии в носовой части корпуса в сторону
носа, а в кормовой — в сторону кормы.
На рис. 65 представлена схема действия сил, приложенных
к элементу носовой части корпуса ледокола при заклинивании
без всплытия. Из рисунка видно, что заклинивание произойдет,
если проекция силы нормального давления на ось х будет меньше
или равна проекции силы трения на ту же ось, т. е. если
N cos х' F cos а',
где xf — угол между направлением нормали к судовой поверх-
ности и осью х.
Подставляя сюда cos х' = sin a'sin р' и F = fCTAf, находим
окончательно
/ст > tgaz sin р'.	(38)
Если борта судна в районе заклинивания вертикальны
(Р' = 90°), условие (38) запишется в виде
/cT>tga'.	(39)
Полагая здесь коэффициент статического трения равным
/ст = 0,3, получаем, что зона заклинивания судна с вертикаль-
ными бортами располагается от миделя (а' = 0) до участка ва-
терлинии, где а' = 17,5°.
100
Из выражения (38) видно, что по мере увеличения наклона
бортов, т. е. при уменьшении угла Р', протяженность зоны за-
клинивания увеличивается. Анализ показывает, что при су-
ществующих формах обводов корпуса морских ледоколов за-
клинивание без всплытия возможно на любом участке носовой
ветви ватерлинии.
Аналогично (38) можно получить условие заклинивания без
всплытия для кормовой части корпуса ледокола.
Рис. 65. Схема действия сил при заклинивании без всплытия
Во время ледового сжатия, когда давлению льда подвергается
весь корпус от носа до кормы, условие заклинивания без всплы-
тия может быть записано только в самом общем виде:
S NHX — S NKX < Р«х + ^FKX,
где NHX и NKX — проекции на ось х нормального давления,
приходящегося на единицу длины соот-
ветственно носовой и кормовой частей кор-
пуса;
Fnx и — проекции на ось х силы трения, приходящейся
на единицу длины соответственно носовой и
кормовой частей корпуса.
Анализ выражений (36) и (37) показывает, что исключить за-
клинивание ледоколов подбором соответствующих характе-
ристик формы обводов корпуса можно лишь для случая заклини-
вания форштевнем.
Поэтому особое значение преобретает оценка эффективности
различных способов освобождения, как-то: работа гребных вин-
101
тов, перекладки руля, использование креновой и дифферент-
ной систем. В первую очередь для освобождения от заклинива-
ния прибегают к работе гребных винтов на задний ход. Отход
назад станет возможным, если величина тяги, развиваемой греб-
ными винтами на швартовом режиме на заднем ходе, будет равна
(или больше) проекции суммарной силы трения на ось х. Это ра-
венство можно считать критерием незаклиниваемости ледокола.
Критерий незаклиниваемости для случая
заклинивания ледокола средней частью корпуса с двумя зонами
контакта определим из уравнений равновесия (31), добавив к си-
лам, изображенным на рис. 63, тягу винтов заднего хода Т3 х:
F-----— sin у' — cos у' = 0;
2 Г 2 Y
N sin yf-----1- cos yz +	sin у' = 0.
(40)
Используя зависимости (32) и (33) и имея в виду, что cos zf
cos Р', из системы (40) получим следующее условие для осво-
бождения ледокола от заклинивания с помощью работы гребных
винтов на задний ход (критерий незаклиниваемости):
Т3 х = /ст cos2 у'— sin у'cos [У	)
Q /ст sin у' cos у' cosy' cos |3'
С учетом (35) условие (41) перепишется в виде
Тз. X _ /ст — tg a' tg |3' К1 tg2 a' tg213'	(42)
Q fcr *g tg ₽' + cos |3' "Kl + tg2 a' tg2 0'
Нетрудно показать, что при 7\. х = 0 условия (42) и (36) сов-
падают. При у' = 0, когда а' = 0 и р' 0 (случай заклинива-
ния цилиндрической вставкой), из (42) получаем
Т3. x/Q>/CT/cosp'.
Если у' = 0, когда 0' = 0 и а' 0, т. е. при движении тела
по горизонтальной плоскости, условие (42) примет вид:
Тз.х >
Q "
При у' = 90°, когда 0' = 90° и а' = 0 (что отвечает заклини-
ванию вертикальными бортами), условие (42) теряет физический
смысл, поскольку в этом случае всплытие корпуса отсутствует,
т. е. Q = 0.
На рис. 66 приведены графики Т3 X/Q = f (0') для различных
углов а'. Кривые соответствуют значению коэффициента стати-
ческого трения льда об обшивку /ст, равному 0,3. Диапазон из-
менения этого коэффициента в зависимости от изменения внеш-
102
них факторов (температуры, наличия снега и др.) сравнительно
велик (от 0,2 до 0,8). Принятое значение /ст = 0,3 соответствует
трению морского бесснежного льда по стали при сравнительно
малых отрицательных температурах воздуха. При заданном
T3.x/Q по этим графикам можно определить значения углов
а' и р' в зоне заклинивания, при которых ледокол, работая вин-
тами на задний ход, может сойти
со льда.
Используем график рис. 66 для
анализа критерия незаклиниваемо-
сти, т. е. для анализа работы греб-
ных винтов при освобождении суд-
на от заклинивания, сопровожда-
ющегося всплытием с изменением
средней осадки от ДТ = 0,1 м до
ДТ = 1 м. Рассмотрим два класса
ледоколов: мощный и средний.
При принятых значениях всплы-
тия находим:
для мощного ледокола TS,XIQ.=
= 0,65 при ДТ = 0,1 м,
Т3.х10. = 0,065 при ДТ = 1 м;
для среднего ледокола Т3 X/Q =
= 0,435 при ДТ = 0,1 м,
Т3 = 0,0435 при ДТ = 1 м.
По графику рис. 66 можно опре-
делить, что для /ст = 0,3 и ДТ =
= 0,1 м мощный ледокол, работая
гребными винтами на задний ход,
может освободиться, если в зоне
контакта а' > 2,5°, а средний ле-
докол — при а' > 7°. При всплытии, когда ДТ = 1 м, значе-
ния этих углов примерно одинаковы для обоих ледоколов.
Условие освобождения в этом случае соответствует а' 13°.
При заклинивании в районе корпуса, у которого а' = 0, что
Характеристики ледоколов
Мощный Средний
Мощность энергетической установки
АГ, л. с........................... 20103 (10-f12)103
Тяга винтов:
на	передний	ход Т, тс............ 200	100
»	задний ход Т3. х, тс............ 130	65
Число	тонн на 1	см осадки............... 20	15
Угол наклона шпангоута к КВЛ |3',
град.................................... 70	70
103
является наиболее тяжелым случаем, даже мощные ледоколы
могут освобождаться только при условии, если АТ <0,1 м.
Таким образом, использование работы гребных винтов для
освобождения ледокола не обеспечивает выполнения критерия
незаклиниваемости в районе миделя. По мере смещения зоны
контакта от миделя к носовой оконечности эффективность ра-
боты гребных винтов на задний ход повышается. Так, например,
в случае заклинивания в районе теоретического шпангоута,
где а' 10°, мощные ледоколы, работая винтами на задний ход,
могут освобождаться при АТ 0,3 ж. Результаты проведенных
расчетов подтверждаются данными натурных наблюдений.
Для освобождения от заклинивания используют такие сред-
ства, как вращение бортовых винтов в разные стороны (работа
«враздрай»), перекладку руля с борта на борт, а также совместное
действие этих двух средств. В тех случаях, когда с помощью
указанных средств освободиться не удается, используют крепо-
вую и дифферентную системы. Заклинивание ледокола целесооб-
разно условно разделить на слабое и сильное. Слабое — такое,
от которого ледокол может освободиться, работая гребными вин-
тами «враздрай» в сочетании с перекладкой руля за 3—5 мин.
Сильное заклинивание — такое, от которого не удается осво-
бодиться указанными приемами, и необходимо использовать кре-
повую и дифферентную ситемы.
В общем случае уменьшить силы трения скольжения твердых
тел можно за счет снижения как коэффициента трения, так и
нормального давления. Коэффициент трения между льдом и кор-
пусом при заклинивании можно уменьшить за счет создания
условий, при которых происходит переход статического трения
в динамическое, т. е. при перемещении корпуса судна относи-
тельно льда. Среднее значение коэффициента динамического
трения морского льда по стали /д = 0,1, а статического — fCT =
= 0,3. Видно, что при переводе статического трения в динами-
ческое силы трения могут быть уменьшены в три раза.
Практической мерой, которая уменьшает силы нормального
давления при заклинивании со всплытием, является откачивание
жидкого балласта, что приводит к пропорциональному умень-
шению потерянной силы плавучести, а значит, и сил трения.
Следует отметить, что при использовании различных средств
освобождения в ряде случаев может происходить дополнитель-
ное обмятие льда в зонах контакта или облом его за счет изгиба.
И то и другое способствует опусканию корпуса, т. е. уменьшению
нормального давления, что приводит к снижению сил трения.
Практика показывает, что процесс освобождения от заклинива-
ния вследствие обмятия льда является длительным.
В настоящее время оценка эффективности использования
различных средств освобождения при смятии льда в зонах
заклинивания не может быть произведена с достаточной степенью
104
точности. Для этой цели в каждом конкретном случае необхо-
димо знать связь между длиной зоны заклинивания, толщиной
льда и величиной всплытия корпуса. При рассмотрении крено-
вой системы будет показано, что облом поля является необхо-
димым, но недостаточным условием освобождения ледокола
от заклинивания, поскольку для опускания корпуса после появ-
ления изгибных трещин во льду необходимо притопить образо-
вавшиеся льдины.
При заклинивании без всплытия, по-видимому, единственным
эффективным средством освобождения будут такие средства,
которые переводят статическое трение в динамическое. В этом
Рис. 67. Схема действия сил при освобождении от заклинивания с помощью
работы винтов и руля
случае предпочтение перед другими средствами следует отдать
креновой системе.
Рассмотрим методы освобождения ледокола при заклинивании
средней части корпуса с помощью гребных винтов, работающих
«враздрай» без перекладок и с перекладками руля.
При работе бортовых винтов «враздрай»,
асреднего — на задний ход, к ледоколу во время
заклинивания прикладываются две независимые системы сил
(взаимно уравновешивающиеся силы: вес судна и силу плаву-
чести — из рассмотрения исключаем). На рис. 67 представлена
схема действия сил на корпус трехвинтового ледокола. Одна си-
стема включает силу тяги среднего винта Тср, работающего на
задний ход, потерянную силу плавучести Q, силы нормального
давления Af, а также силы трения F^, действующие на каждый
борт и направленные по касательным к батоксам. Другая си-
стема состоит из сил тяги бортовых винтов (левого — «назад»)
Т'л и (правого — «вперед») Тпр и сил трения F± и F2, направлен-
ных по касательным к действующей ватерлинии. Таким образом,
на каждом борту в зоне заклинивания действуют две силы тре-
ния: на левом — Fo и Fr и на правом — 7% и F2.
105
Из условия равновесия первой системы сил следует, что
Fo = -у (Qsiny' +T'pcost') ;
л/ — JLIо cos2 v"__т sin т"cos
2 \ cos |3' ср cos |3' / ’
а из равновесия второй
(43)
(44)
где а — половина расстояния между бортовыми винтами; В — ши-
рина ледокола.
Равнодействующие сил трения на левом и правом бортах
отличаются по величине. Будем принимать за необходимое и
достаточное для освобождения ледокола от заклинивания усло-
вие, при котором равнодействующая сил трения хотя бы на одном
борту достигала значения, равного fCTN. Для существующих ледо-
колов значения отношений а/В и Ta JT (где Та х — тяга греб-
ного винта на заднем ходу, а Т — на переднем) могут быть при-
няты соответственно равными 0,25 и 0,65. Тогда, поскольку
в рассматриваемом случае равнодействующая сил трения на
левом борту Fr оказывается больше, чем на правом, освобожде-
ние от заклинивания наступит при FR ~ fcTN. Из силового
треугольника для сил трения на левом борту следует, что
F} ~ Fr cos А — FQcosy',
где А — угол между равнодействующей сил трения и плоскостью
ватерлинии.
Значение cos А для средней части корпуса ледоколов прибли-
женно равно единице. Тогда
Л = Fr-- F0cosy'.	(45)
Приравнивая F± в (44) и (45) и считая, что в этом равенстве
= fCTN, а также беря FQ и N из выражения (43), получим
следующее условие освобождения ледокола от заклинивания
при работе гребных винтов «враздрай»:
1 тр ।	sin у'cosy' .	2
Tr--+Mf" +C0ST.)
*2 (/ст — sin у' cos у'').	(46)
\ cos Р'	/
Расчеты, проведенные по выражению (46), сведены в табл. 9.
Как видно из таблицы, использование работы гребных винтов
106
«враздрай» для освобождения ледокола от заклинивания является
неэффективным средством даже при сравнительно небольших
всплытиях. Так, например, мощные ледоколы, работая винтами
«враздрай», в состоянии сойти со льда при всплытии, когда
ДТ 0,2 ж, если зоны заклинивания расположены в нос от 5
или 6-го теоретического шпангоута.
Таблица 9
Условии освобождении ледоколов от заклинивания
при работе винтов «враздрай»
Углы	в зоне заклинивания, град	Максимальное всплытие ледокола, м
a'	Р'	мощного	среднего
0		Освобождения нет
5		То же
10	/и	0,2	0,1
15	/	0,5	0,3
Работа бортовых гребных винтов «в разд-
рай» с одновременной перекладкой руля
при освобождении ледокола от заклинивания используется для
увеличения вращающего судно момента. В этом случае в резуль-
тате действия воды, отбрасываемой средним винтом на руль,
к судну кроме рассмотренных выше сил прикладывается усилие
Qp (см. рис. 67), значение которого при оценке эффективности
такого способа освобождения с достаточной степенью точности
может быть получено по формуле
QP= -|-(ysinap)2S,	(47)
где р =0,102 — сек---массовая плотность воды;
Ж4
v — скорость воды, отбрасываемой на руль
средним винтом;
ар = 35° — максимальный угол перекладки руля;
Sp — площадь руля.
При наличии усилия Qp, в выражении (44) для силы трения
на левом борту (см. рис. 67) появится дополнительное слагаемое,
в результате чего эта сила окажется равной:
+ 2Qp cos «р + y sin ap
107
Тогда условие (46) для освобождения при работе винтов
«враздрай» применительно к рассматриваемому случаю приоб-
ретет вид:
2	\ cosp'	/
+ 2Qp (4-cos аР + vsin ар) > Q (/ст
\ о	2	/	\ cos р
— sin у' cosy'
Плечо /р силы Qp относительно центра вращения, расположен-
ного в ДП посредине зон заклинивания, представим в виде за-
висимости
/p = -T(L 4-г)cosap,
где г = В — длина зоны заклинивания.1
Учитывая сказанное и принимая отношение L/B = 4,8 при
угле перекладки руля ар = 35°, окончательно получим:
1 ф < 'г' /х sin у'cos у' .	2 Л .
V Гпр + Т‘Р /ст-------Т7  + cos Т +
2	\ cos р	/
+ 5,4QP > Q (/ст	sin/cos И .
\ sin у'	/
(48)
Значения Qp для мощных и средних ледоколов, полученные
из (47), можно принять соответственно равными 12 и 8 тс.
В табл. 10 сведены результаты расчетов по формуле (48).
Таблица 10
Условия освобождения ледоколов от заклинивания с помощью руля
при работе винтов «враздрай»
Углы в зоне заклинивания, град	Максимальное всплытие ледокола, м
а'	р'	мощного	среднего
0	Освобождения нет
5	7л	0,1	Освобождения нет
10	70	0,3	0,2
15 /	0,8	0,6
Из сопоставления табл. 9 и 10 видно, что хотя перекладка руля
при работе гребных винтов «враздрай» несколько увеличивает
эффективность освобождения ледокола от заклинивания, однако
этот способ также не решает задачу борьбы с заклиниванием.
1 Наблюдения показывают, что протяженность зон заклинивания
с каждого борта ледоколов находится в пределах от 10 до 30 м. В данном
случае для расчетов принято среднее значение г = 20 м « В.
108
Так, в наиболее тяжелых случаях при заклинивании в районе
миделя (а' = 0) с помощью работы гребных винтов и руля ледо-
колы способны освобождаться лишь при сравнительно неболь-
ших всплытиях (ДТ ^0,1 м).
Как было показано в настоящем параграфе, величина сил
трения, удерживающих ледокол в заклинивании со всплытием,
определяется потерянной силой плавучести. Для того чтобы су-
доводители смогли оценить степень заклиниваемости ледокола
во льдах, а в соответствии с ней применить необходимые средства
освобождения, в штурманской рубке должны быть установлены
приборы — осадкомеры, позволяющие определять изменения
посадки судна в процессе заклинивания. «Слабое» заклинивание
будет характеризоваться изменением средней осадки АТ до 0,15 м,
а «сильное» — при ДТ > 0,15 ж.
§ Ю
Ледопроходимость
Для практического мореплава-
ния чрезвычайно важным является умение оценивать способность
судна безопасно продвигаться в тех или иных ледовых условиях,
т. е. так называемую ледопроходимость. Выше отмечалось, что
различные ледовые качества судна по -разному влияют на его ско-
рость. Ледовая ходкость, например, определяет скорость, «дости-
жимую» при данных мощности и пропульсивных качествах,
тогда как ледовая прочность — скорость, «допустимую» проч-
ностью корпусных конструкций. Говоря о ледопроходимости,
подразумевают некоторую «безопасную возможную» скорость,
т. е. такую, которую ледокол способен развивать в заданных ле-
довых условиях при максимальной мощности энергетической
установки и без повреждения корпуса (а также с наименьшей ве-
роятностью повреждения гребных винтов, заклинивания кор-
пуса во льду и т. п.). В общем случае безопасная возможная ско-
рость может служить критерием ледопроходимости судна. Но
в ровных сплошных льдах иногда в качестве меры ледопроходи-
мости принимают предельную толщину льда, которую ледокол
способен преодолевать непрерывным ходом с минимальной ско-
ростью устойчивого движения (порядка 1 уз). Это оправдано,
так как прочность корпуса в данном случае не ограничивает
безопасную возможную скорость, и она зависит лишь от мощности
энергетической установки. В битых льдах безопасная возможная
скорость, как правило, ограничивается требованиями ледовой
прочности.
Следует отметить, что выбор оптимальной скорости движения
судов во льдах до настоящего времени почти исключительно ос-
109
новывался на личном опыте судоводителей. В последние годы
в нашей стране и за границей принимаются попытки создать
методы, позволяющие обоснованно назначать скорость плава-
ния судов во льдах [16], [37]. У нас получил развитие метод
практического определения скорости во льдах с помощью
диаграмм, учитывающих основные ледовые качества ледокола
и проводимого судна: их ледовую ходкость, ледовую прочность
и маневренность во льдах. Такие диаграммы являются основным
содержанием так называемого ледового паспорта, которым дол-
Рис. 68. Диаграмма для определения
безопасной скорости при автономном
плавании в сплошном льду
I непрерывный ход; II — работа набегами
(допустимая скорость разбега)
жен быть снабжен каждый
ледокол и судно ледового
плавания.
В ледовый паспорт сле-
дует включать также ряд
материалов вспомогатель-
ного характера, отражаю-
щих ледовые качества суд-
на: тип ледокола и его ле-
довый класс; главные эле-
менты, коэффициенты и
углы, характеризующие
форму обводов корпуса;
данные о системе набора
корпуса и о материале на-
бора и обшивки, о строи-
тельной прочности набора
и обшивки, о величине ле-
довых нагрузок на набор и обшивку и об их распределении по
длине корпуса; ряд сведений об энергетической установке: мощ-
ность на гребных валах, время реверса, пуска и остановки греб-
ных винтов; данные по креновым и дифферентным системам, ле-
довым ящикам, гребным винтам и средствам, предназначенным
для защиты винтов от ледовых повреждений, по рулевому уст-
ройству, средствам его ледовой защиты и др.
Основную часть ледового паспорта составляют диаграммы
для определения: а) безопасной возможной скорости движения
ледокола при автономном плавании; б) безопасной возможной
скорости проводки транспортных судов; в) целесообразности
проводки транспортных судов; г) безопасной дистанции между
ледоколом и транспортным судном.
Диаграммы для определения безопасной возможной скорости
движения ледокола при автономном плавании позволяют опре-
делять оптимальную скорость работы ледокола в различных ле-
довых условиях. На рис. 68 приведены в качестве примера такие
диаграммы, построенные для мощного ледокола. Сплошной
линией нанесена кривая ледовой ходкости, соответствующая
непрерывному ходу при полной мощности энергетической
110
установки ледокола, а штриховой — кривая строительной проч-
ности, соответствующая таким скоростям движения, при ко-
торых напряжения, возникающие в корпусных конструкциях,
достигают предела текучести материала набора и обшивки кор-
пуса. Штриховка на диаграмме означает, что кривые полностью
соответствуют безопасным возможным скоростям движения ледо-
кола. При непрерывном ходе ледокола во льду прочность кор-
пуса не ограничивает достижимую скорость (кривые ледовой
ходкости на диаграммах не пересекаются в этом случае с кри-
выми строительной прочности). При работе набегами строитель-
ная прочность корпуса лимитирует скорость разбегов. Комплект
диаграмм для определения безопасной возможной скорости ав-
тономного плавания ледокола должен охватывать все основные
ледовые условия, типичные для данного ледокола при работе
в различные периоды навигации в Арктике и в замерзающих
неарктических морях.
Оптимальная скорость проводки ледоколом транспортного
судна ограничивается допустимой скоростью самого судна. Мак-
симальной эффективности можно добиться в том случае, если
осуществлять проводку со скоростью, близкой к безопасной
возможной для транспортного судна. Тогда судно будет наибо-
лее полно использовать мощность своей энергетической уста-
новки, не подвергаясь опасности ледовых повреждений. На
каждом ледоколе для назначения оптимальной скорости про-
водки необходимо иметь диаграммы безопасной возможной ско-
рости основных типов транспортных судов при их плавании в ка-
нале за-ледоколом. Такой вид плавания наиболее характерен
для транспортных судов. На рис. 69 приведен пример диаграммы,
построенной для судна Волголес (ледовая категория УЛ Ре-
гистра СССР). У транспортных судов прочность корпуса часто
лимитирует скорость хода, и поэтому на диаграмме кривая
строительной прочности (//) пересекается с кривой ледовой
ходкости (/).
Диаграмма для оценки целесообразности ледокольной про-
водки по существу представляет собой совмещенные на одном
графике диаграммы для определения безопасных возможных
скоростей ледокола и транспортного судна ледового плавания
при автономном плавании. Они строятся лишь для сравнительно
легких ледовых условий, в которых возможно автономное пла-
вание транспортных судов. На рис. 70 диаграмма приведена для
ледоколов Москва, Василий Прончищев и судна Волголес. Как
следует из рис. 70, ледокольная проводка целесообразна лишь
при толщинах льда, соответствующих участку диаграммы, на
котором пунктирные кривые располагаются выше сплошных.
Так, проводку теплохода Волголес ледоколом типа Василий Прон
чищев в ровных сплошных льдах целесообразно осуществлять
лишь при толщинах льда свыше 16 см, так как скорость судна
111
данного типа во льду толщиной менее 16 см при автономном пла-
вании выше, чем у ледокола.
Диаграмма для определения допустимой дистанции между
ледоколом и проводимым судном (рис. 71) имеет большое прак-
Рис. 69. Диаграмма для опре-
деления безопасной скорости
судна в канале за ледоколом
в сплошном льду
I — ледовая ходкость; II — строи-
тельная прочность
h'CM
Рис. 70. Диаграмма для оценки целесо-
образности ледокольной проводки
I — теплоход Волголес в балласте; II — те-
плоход Волголес в грузу; III — ледокол Ва-
силий Прончищев', IV — ледокол Москва
Рис. 71. Диаграмма для определения безопасной дистанции между
ледоколом и судном в сплошном льду
тическое значение, так как наибольшей скорости проводки
транспортных судов во льдах (особенно в тяжелых) можно до-
стигнуть лишь в том случае, когда дистанция между ледоколом,
прокладывающим канал, и проводимым судном минимальна.
112
Однако уменьшение дистанции увеличивает опасность столкнове-
ний при внезапном снижении скорости хода ледокола, и особенно
при его застревании во льду.
Очевидно, что наибольшей эффективности можно достигнуть
при проводке на некоторой безопасной дистанции, под которой
понимают минимально допустимое расстояние между ледоколом
и проводимым судном, исключающее столкновение в случае вне-
запной остановки ледокола. На диаграмме рис. 71 показана
зависимость безопасной дистанции от скорости хода транспорт-
ного судна Волголес в канале за ледоколом Москва при различ-
ной толщине льда. Расчет подобных диаграмм выполняют по
методике, приведенной в § 6 и 8. При этом безопасная дистанция
вычисляется как расстояние, которое судно, следующее с задан-
ной скоростью за ледоколом, проходит в канале при активном
торможении винтами. Время реверса гребной установки судна
принимают по его паспортным данным. При расчете учитывают,
что вначале судно движется по инерции в мелкобитом льду, ко-
торым заполнен канал, а затем (вблизи ледокола) — по свобод-
ной воде.
Для практического определения безопасной дистанции про-
водки, по известным характеристикам льда подбирают соответст-
вующую диаграмму из числа представленных в ледовом пас-
порте. Затем определяют скорость хода (путем непосредствен-
ного измерения лагом или по диаграмме рис. 70) и наносят ее
на диаграмму рис. 71. Точка пересечения с кривой, соответст-
вующей заданной толщине льда, определяет безопасную дистан-
цию проводки. Из диаграммы рис. 71 следует, что проводка судна
Волголес на дистанции менее 200 м, позволяющей использовать
свободный от льдин участок канала вблизи кормы ледокола,
допускается со скоростью 5 уз и менее.
Естественно, что диаграммы, приведенные в ледовом пас-
порте, не учитывают всех факторов, которые в реальных усло-
виях эксплуатации могут оказывать влияние на дистанцию и
скорость проводки, к числу таких факторов относят метеоусло-
вия, фактическое состояние энергетической установки ледокола
и судна, опытность судоводительского состава и т. д. Поправки
на действие таких факторов в случае необходимости должны вво-
диться судоводителем с учетом реальных условий плавания и
требований морской практики.
В перспективе все данные, содержащиеся в ледовом паспорте,
могут быть соответствующим образом запрограммированы и
введены в судовую ЭВМ, которая на основании их обработки
сможет определить безопасную скорость движения ледокола
и судов каравана, дистанцию между ними и т. д.
113
ГЛАВА III
МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА
§ П
Ходкость на свободной воде
Сопротивление и скорость дви-
жения на свободной воде не имеют для ледокола такого важного
значения, как для транспортных судов. Тем не менее данные
о сопротивлении на свободной воде нужны для расчета времени
перехода ледокола при следовании от базы до кромки льда и
обратно в период плавания по участкам свободной воды, встре-
чающимся на трассе Севморпути, при буксировках судов и т. п.
Эти данные необходимы также для построения статических ха-
рактеристик гребных установок ледокола и для определения
составляющей 7?в при расчетах полного ледового сопротивления.
На предварительных стадиях проектирования расчеты со-
противления воды движению ледокола выполняют с помощью
приближенных графиков или пересчетом с прототипа, а окон-
чательную оценку сопротивления производят на основании
испытаний модели в опытовом бассейне. Однако методам опреде-
ления сопротивления ледокола на свободной воде присуща спе-
цифика, которая обусловлена тем, что ледоколы имеют малое
отношение ЫВ и малую относительную длину [14].
Для приближенного определения сопротивления движению
ледокола на свободной воде может быть рекомендован график
рис. 72. На этом графике, построенном на основании обработки
результатов испытаний ряда ледоколов и их моделей [15], при-
ведена зависимость удельного остаточного сопротивления Rr/А
от относительной скорости Fn = V/VqL. При этом эксперимен-
тальные данные, охватывающие большое число ледоколов и их
моделей, укладываются в сравнительно узкую зону изменения
Rr/А (заштрихованный участок рис. 72), что позволяет опреде-
114
лять остаточное сопротивление движению ледоколов на свобод-
ной воде, ориентируясь на осредненную штриховую кривую.
Расчет полного сопротивления воды движению ледокола
при полученном RJA производится общепринятым способом.
Величину смоченной поверхности
определять по формуле С. П. Му-
рагина
& = L(\,36T+ 1,13В6). (49)
Рис. 73. Кривые сопротивле-
ния движению ледоколов на
свободной воде
I — Василий Прончищев; II — Ка-
питан Белоусов; III — Москва;
IV — Ленин
Рис. 72. Кривая удельного остаточ-
ного сопротивления воды движению
ледоколов
Относительная погрешность результата расчета смоченной
поверхности ледокола по формуле (49) не превышает 3—5%.
График рис. 72 обеспечивает достаточную для практических
целей точность определения сопротивления в следующем диа-
пазоне отношений главных размерений и коэффициентов пол-
ноты корпуса ледоколов: LIB = 3,8	5,2; BIT = 2,2 -ь 3,0;
б - 0,45	0,55.
На начальных стадиях проектирования часто используют
метод расчета сопротивления движению ледокола, основанный
на данных прототипа. Используя этот метод, можно добиться
сравнительно высокой точности, так как он позволяет учесть
влияние формы обводов судовой поверхности на величину со-
противления рассматриваемого судна. На рис. 73 представлены
кривые сопротивления движению современных отечественных
ледоколов на свободной воде, которые могут быть использованы
в качестве прототипов. При построении кривых использованы
115
данные модельных и натурных испытании ледоколов, приведен-
ные к нормальному водоизмещению.
Пересчет сопротивления рекомендуется производить с по-
мощью методики, предложенной О. В. Дубровиным. Определе-
ние коэффициента остаточного сопротивления проектируемого
судна производят по формуле
где	CR — коэффициент остаточного сопротивления
прототипа;
£L/B, ^в\т и ^6 — коэффициенты влияния, учитывающие от-
личие величин LIB, BIT и б рассматри-
ваемого судна и судна-прототипа.
Коэффициенты kL(B, kB,T и kb вычисляют как отношения:
#	_ хь/в .	,	_ нв;т А _ хб
Ь!В~Ы. ’	(Мо ’
Значения xL/B, хв/г и находят с помощью графиков
рис. 74.
Сопротивление воды движению ледокола с носовыми винтами
может быть определено путем введения соответствующей над-
бавки к сопротивлению ледокола без носовых винтов. По данным
Я-Янссона, остаточное сопротивление ледокола при наличии в
носу двух выкружек гребных валов увеличивается приблизи-
тельно на 25%. У ледокола, имеющего один носовой винт,
остаточное сопротивление возрастает на 20% при малых ско-
ростях и несколько менее чем на 10% — при высоких скоро-
стях [41 ].
Что касается влияния водоизмещения, то у ледоколов удель-
ное остаточное сопротивление практически не меняется при из-
менении осадки в пределах, отвечающих полному водоизмеще-
нию и водоизмещению порожнем. Это объясняется специфиче-
скими особенностями формы обводов ледокола: при изменениях
осадки в указанных пределах отношение BIT у ледокола из-
меняется меньше, чем у обычных прямостенных транспортных
судов. При уменьшении осадки неблагоприятное влияние уве-
личения BIT компенсируется увеличением относительной длины
ледокола.
Для более точной оценки сопротивления проектируемого ле-
докола на свободной воде, производят буксировочные и самоход-
ные испытания его модели в опытовом бассейне. Следует отме-
тить, что при пересчете сопротивления с модели на натуру нельзя
определять вязкостное сопротивление ледокола Cpv, как это
предполагается в ряде работ, исходя из зависимости Cpz) = nCF,
где п — постоянный множитель, а Сг — коэффициент сопротив-
ления трения.
116
Рис. 74. Графики для определения коэффициентов х6 (а), ив,т (б),
(«) при L/B = 4,4; В/Т = 2,68; б = 0,5
117
§ 13
Остойчивость, качка,
непотопляемость
Основные требования, предъяв-
ляемые к остойчивости ледоколов, не отличаются от общеприня-
тых для обычных транспортных судов. В то же время имеется
ряд дополнительных требований, обусловленных рядом особен-
ностей эксплуатации ледокола: возможностью обледенения над-
водной части корпуса, рывками буксирного троса при букси-
ровке других судов, вползанием на ледяной покров при его фор-
сировании.
Ледоколы можно отнести к числу судов, обладающих избы-
точной остойчивостью. Причиной этому служат такие особенно-
сти ледокола, как низкое расположение центра тяжести энерге-
тической установки, имеющей большой вес; несколько необыч-
ные соотношения главных размерений (в первую очередь боль-
шое значение отношения В/Т); специфическая форма обводов
корпуса, характеризующаяся низкими коэффициентами общей
полноты и полноты мидель-шпангоута. У большинства ледоколов
старой постройки к перечисленным факторам добавляются: за-
вал надводного борта внутрь, распространяющийся на всю длину
корпуса, и слабое развитие надстроек, имеющих небольшой вес
и высоту. В результате этого подавляющее большинство ледо-
колов отличается порывистой качкой и значительной заливае-
мостью палубы. Поэтому при проектировании ледокола, как
правило, приходится принимать меры для ликвидации избыточной
остойчивости.
Обеспечение минимальной допустимой остойчивости контро-
лируют^ процессе проектирования с помощью расчетов, выпол-
няемых в соответствии с требованиями Регистра СССР. Так же
как и для прочих морских судов, остойчивость ледокола норми-
руется в первую очередь с помощью основного критерия, который
учитывает наиболее важные кренящие силы, действующие на
судно при шторме: ветер и волны. Остойчивость ледокола счи-
тается по основному критерию достаточной, если при наихудшем
в смысле остойчивости варианте нагрузки динамически прило-
женный кренящий момент от давления ветра /ИКр равен или
меньше минимального опрокидывающего момента Мопр, т. е.
если соблюдено условие
^кр<А1опр	(51)
ИЛИ
fe =	1Д
^опр
При проверке остойчивости по основному критерию учиты-
вают категорию судна, которая зависит от района плавания.
118
Все отечественные ледоколы (Ленин, Москва, Капитан Белоу- сов, Красин, Сибирь, Василий Прончищев) относятся к судам I категории с неограниченным районом плавания, так как со- гласно правилам Регистра СССР ПО арктическим МО- Таблица И рям И трассе Севморпути Характеристики остойчивости и качки имеют право плавать лишь отечественных ледоколов суда ЭТОЙ категории.	(при нормальном водоизмещении)			
вания, предъявляемые Ре- гистром СССР к диаграммам начальной остойчивости и	Ледоколы	Начальная метацен- трическая высота, м	Период бортовой качки, сек
начальной метацентр иче- ской высоте ледоколов, вы- полняются без затруднений (табл. 11, рис. 75). Ледоколы могут подвер- гаться обледенению верх- ней палубы, бортов, пере- борок надстроек, рубок, палубных механизмов, ран- гоута и т. п. Обледенение	Красин Сибирь Сибиряков Илья Муромец Капитан Белоусов Василий Прончи- щев Москва Ленин	3,12 2,71 1,90 1,62 1,40 2,09 2,24 2,10	9,0 8,0 9,0 8,0 9,5 9,0 11,0 12,0
			
приводит к увеличению веса судна, повышает его центр тяже-
сти, увеличивает площадь парусности и в итоге ухудшает по-
казатели остойчивости. Правила Регистра СССР предусматри-
Рис. 75. Диаграммы статической Рис. 76. Схема вползания ледокола
(----) и динамической (-------) на кромку ледяного покрова
остойчивости ледокола
— восстанавливающий момент; 0 —
угол крена
вают проверку остойчивости при обледенении. Поскольку
в практике эксплуатации морских ледоколов не встречалось слу-
чаев их опрокидывания в результате обледенения, то следует счи-
тать требования Регистра СССР в этом отношении достаточными,
119
Дополнительные требования Регистра СССР для буксирных
судов распространяются также и на ледоколы, которые как суда-
буксировщики должны обладать достаточным запасом динами-
ческой остойчивости, чтобы противостоять кренящему действию
условного поперечного рывка буксирного каната. Проверка
остойчивости на рывок буксирного каната обязательна лишь
для судов-буксировщиков, водоизмещение которых при нагрузке
с 10% запасов не превышает 3000 т.
Кроме проверки остойчивости по нормам Регистра СССР,
в процессе проектирования необходимо производить расчет ос-
тойчивости ледокола при вползании его на лед. Для этой цели
наиболее целесообразно использовать формулы В. В. Семенова-
Тян-Шанского. Исходя из предположения, что при вползании
на лед изменение посадки ледокола сравнительно невелико,
а. форштевень ледокола скользит по кромке ледяного покрова,
не подвергая его деформации, В. В. Семенов-Тян-Шанский вы-
вел следующее соотношение для величины давления форштевня
ледокола на лед:
РФ =-------------------------.	(52)
1 L/2-2tg<p-Xf , A	V
GML	(jdSb
где z — величина подъема форштевня ледокола (рис. 76);
<р — угол наклона форштевня к горизонту;
Xf — отстояние центра тяжести действующей ватерлинии
от миделя;
GMl — продольная метацентрическая высота;
SB — площадь ватерлинии;
to — удельный вес воды.
Тогда потеря начальной метацентрической высоты может
быть вычислена как
&GM, --------^—(z-------P±_ — GM\	(53)
L Л— рф \ 2wSB	L)
а момент остойчивости как
М = ®Д/ + Рф/р,
где А — переменное водоизмещение;
I — плечо статической остойчивости, отвечающее данному
углу крена;
/р — плечо силы Рф относительно проекции центра тяжести
ледокола на плоскость опорного шпангоута.
Давление льда на корпус для всех углов крена можно считать
постоянным, что позволяет определить весовое водоизмещение
как разницу: А — рф.
120
Для расчета по формулам (52) и (53) необходимо задаться
величиной максимального подъема форштевня ледокола при
вползании на лед. По натурным данным наибольшая величина
вертикального перемещения форштевня при работе набегами
в тяжелых льдах составляет для ледоколов: Василий Прончи-
щев — около 1,5 ж; Сибирь — 2,0 м\ Москва — 2,5 — 3,0 ж,
что соответствует для всех перечисленных судов углу дифферента
2,5 — 3°,0. Эти цифры могут быть использованы в качестве ис-
ходных при расчете рф по формулам (52) и (53). Добавим, что
в отечественной практике случаев потери ледоколом остойчиво-
сти при вползании на лед не отмечалось.
Остойчивость ледокола при выполнении установившейся
циркуляции, как правило, не вызывает опасений. По данным
натурных испытаний угол крена ледокола при циркуляции на
свободной воде обычно не превышает 2—4°. Контрольный расчет
максимального угла крена может быть выполнен с помощью
формулы Г. А. Фирсова
фА= 1,4-—2 к
А GMf-L\£
Т_ \
2 / ’
(54)
где — возвышение центра тяжести судна над основной ли-
нией.
Кренящий момент, действующий на ледокол при выполнении
циркуляции, определяют как
MKp = o,233-A.Ki(2g__Z.j.	(55)
Угол крена ледокола при циркуляции во льду меньше, чем
на свободной воде, и не превышает обычно 1—2°.
Умеренность качки при ходе на волнении является одним из
важных мореходных качеств ледокола. Хотя в практике эксплуа-
тации ледоколов не отмечалось последствий качки, имеющих
аварийный характер (опрокидывание судна или перелом корпуса),
с ее вредными последствиями приходится сталкиваться боль-
шинству ледоколов. К числу этих последствий относят: залива-
ние палубы, местные разрушения под действием волн, физиоло-
гические воздействия на экипаж, затрудняющие выполнение
работы, потерю скорости хода за счет возрастания сопротивле-
ния, ухудшение условий работы движителей и трудность удер-
жания судна на курсе.
Для предотвращения этих последствий возможны два пути:
при проектировании так выбирать элементы ледокола, чтобы
обеспечить ему плавную и малую качку, либо применять спе-
циальные устройства для успокоения качки.
Из числа мероприятий первого рода основную роль играют
рациональный выбор соотношений главных размерений, коэффи-
циентов и формы обводов корпуса, распределение нагрузки,
121
выбор общего расположения и т. п. Универсальных рецептов
в этом отношении не существует. Можно отметить, что на вспомо-
гательных ледоколах повышают центр тяжести судна, разме-
щая часть запасов топлива в диптанках. Той же цели можно
добиться расположением всех жилых помещений и некоторого
оборудования в надстройках. На ледоколе Ленин отсек с пароге-
нераторной установкой, имеющий вес более 3000 т, был припод-
нят на высоту 5,7 м над вторым дном [13]. Резкая качка, кото-
рой подвержены американские и канадские ледоколы, отчасти
является следствием округлой формы их мидель-шпангоута.
Общая стабилизация качки необходима не для всех ледоко-
лов. Одним из решающих факторов в этом отношении является
вероятность плавания судна в зоне резонансных частот. Принято
считать, что для судна представляют наибольшую опасность
волны с периодом Тв; причем
0,77Тф< Тв < 1,43Тф,	(56)
где Тф — период бортовой качки.
Вторым фактором является ускорение при качке, которое
не должно превышать 0,1 g, исходя из чего предельно допусти-
мый угол качки определяется условием
ф» <57>
где I — расстояние от оси качания, проходящей через центр
тяжести судна, до наиболее удаленной от этой оси точки.
Кроме бортовой качки ледоколы испытывают килевую, пе-
риод которой примерно в два раза меньше. Принимая за плечи
бортовой и килевой качки соответственно В/2 и Ы2 при отно-
шении LIB = 5, для ледоколов получим
где Фк — предельно допускаемый угол килевой качки. Это оз-
начает, что умерение килевой качки для ледокола более необхо-
димо, чем бортовой. Однако в настоящее время установок для
успокоения килевой качки нет.
Из известных систем успокоителей качки на ледоколах при-
меняют пассивные успокоительные цистерны типа «Флюм», уста-
новленные на ледоколах Глэсъе, Уинд, Луи С. Сан-Лоран, Фудзи,
и активные бортовые рули, которыми оборудованы ледокол
Лабрадор и ледокольный паром Уильям Карсон. На ледоколе'
Красин установлены активные успокоительные цистерны.
Управляемые убирающиеся бортовые рули типа «Денни-
Браун», примененные на ледоколе Лабрадор, уменьшают борто-
вую качку на 15—20%. Они требуют сравнительно небольших
объемов для размещения и незначительного расхода мощности
122
на привод, однако неэффективны на малых скоростях, приводят
к потере скорости (на ледоколе Лабрадор максимальная скорость
снижается на 1,0 уз) и, главное, легко уязвимы. Поэтому управ-
ляемые рули не могут быть рекомендованы для широкого приме-
нения на ледоколах. Активные успокоительные цистерны также
имеют весьма ограниченную сферу применения ввиду сложно-
сти конструкции, высокой стоимости и больших затрат мощности
на их работу.
Рис. 77. Схема общего расположения ледокола Фудзи
А — дифферентные; В — креповые; С -- успокоительные цистерны
Наибольшее распространение на ледоколах получили раз-
личные разновидности успокоительных цистерн типа «Флюм».
Система (рис. 77) состоит из бортовых цистерн, соединенных ка-
налом, высота которого равна высоте цистерн. Цистерны соз-
дают стабилизирующий момент за счет веса перетекающей с
борта на борт воды, а также уменьшают начальную остойчивость
судна, так как в соединительном канале имеется свободная по-
верхность жидкости. Преимуществом цистерн типа «Флюм» яв-
ляется возможность существенного изменения периода колеба-
ний системы, что важно в том случае, если период бортовой
качки судна изменяется в значительных пределах. Настройку
цистерн на резонанс с судном производят за счет изменения
уровня жидкости в них. При правильном выборе конструкции
и размеров цистерн они позволяют уменьшить интенсивность
качки не менее чем на 40—50%, в том числе и при плавании на
123
нерегулярном волнении. Успокоители качки данного типа
следует признать наиболее перспективными для применения на
ледоколах.
Целесообразность установки успокоителей качки на ледоколе
требует в каждом конкретном случае тщательного экономичен
ского обоснования. Протяженность и продолжительность рей-
сов ледокола по свободной воде, вероятность плавания в зоне
резонансных частот сравнительно легко можно учесть, так как
большинство ледоколов имеет вполне определенные маршруты
плавания по свободной воде от порта приписки до района работ
во льду. Так, например, ледоколы, базирующиеся в порту Мур-
манск, совершают переход к месту работы и обратно, пересекая
Рис. 78. Схема отсеков ледокола Василий Прончищев
Баренцево море, что составляет около 1300 миль в оба конца.
Поэтому установка успокоителей качки на этих ледоколах вряд
ли целесообразна. Маршрут плавания ледоколов такого же типа,
приписанных к порту Владивосток, до места работы в восточном
секторе Арктики проходит по Японскому, Охотскому, Берингову
морям и по части Тихого океана протяженностью в оба конца
примерно 3800 миль. Установка на этих ледоколах успокоителей
качки более обоснованна.
Расчет непотопляемости ледоколов не отличается от расчета
непотопляемости обычных грузовых судов. Регистр СССР огова-
ривает особо для ледоколов величину фактора деления, которую
для ледоколов длиной 75 м и более необходимо принимать рав-
ной 0,5. Фактор деления ледоколов длиной 50—75 м для райо-
нов, где отсутствует двойной борт, — 0,5, а на остальной части
длины —1,0.
В практике мирового ледоколостроения намечается тенден-
ция обеспечивать для мощных и средних ледоколов непотопляе-
мость при затоплении двух отсеков, а для вспомогательных —
при затоплении одного любого отсека. Ледоколы, как правило,
благодаря наличию двойного борта и двойного дна и уменьшен-
ной по сравнению с обычными грузовыми судами длине отсеков
обладают удовлетворительной непотопляемостью.
На рис. 78 приведена схема деления на водонепроницаемые
отсеки корпуса вспомогательного ледокола Василий Прончищев.
124
ГЛАВА IV
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И ФОРМА ОБВОДОВ
КОРПУСА
§ 13
Главные размерения
и их соотношения
Влияние главных размерений
ледокола и их соотношений на ледовые качества изучено срав-
нительно мало.
В начальной стадии проектирования количественный анализ
влияния главных размерений ледокола на его ледовую ходкость
может быть сделан с помощью формул (1) и (3), которые связы-
вают параметры судна с сопротивлением льда. При назначении
ледопроходимости ледокола ориентируются на движение непре-
рывным ходом в сплошных льдах. Обычно в техническом зада-
нии на проектирование ледопроходимость судна в сплошных
льдах задают в виде предельной толщины льда Апр. Приближенно
ширина корпуса может быть определена по первым двум членам
выражения (1) при значении коэффициента использования
= 1,5. Для мощных ледоколов, основное назначение ко-
торых — проводка судов в тяжелых льдах, важным требова-
нием является создание канала, ширина которого была бы до-
статочной для прохождения по нему транспортных судов. Ши-
рина корпуса мощных ледоколов обычно определяется из усло-
вия размещения силовой установки, мощность которой должна
обеспечивать заданную ледопроходимость. Практика показы-
вает, что ширина канала, прокладываемого мощным ледоколом,
как правило, оказывается достаточной для проводки совре-
менных транспортных судов.
Ширина средних ледоколов в большинстве случаев назна-
чается заранее. При этом после удовлетворения условия раз-
мещения энергетической установки проводится поверочный рас-
чет ледовой ходкости. При выборе ширины вспомогательных
ледоколов, ледопроходимость которых в сплошных льдах в
125
соответствии с их назначением имеет второстепенное значение,
следует принимать решения по улучшению маневренных качеств
во льдах, уменьшению остойчивости, улучшению удифферен-
товки и т. д.
Длина корпуса ледокола, как видно из (1), в явном виде не
влияет на ледовое сопротивление в сплошных льдах. Косвенное
влияние L обнаруживается через коэффициенты р0 и т]2, харак-
теризующие форму обводов носовой части ледокола1.
Действительно, изменение L при заданной ширине корпуса
ледокола приводит к изменению углов наклона КВЛ, а следо-
вательно ц0 и т]2, которые соответственно равны:
но=1+4ш--’
hi
Si
= —>
ни
(58)
где Sin —суммарное продольное горизонтальное усилие;
2п— суммарное вертикальное усилие; S, —суммарное попе-
речное усилие.
Определение этих сумм сводится к вычислению определенных
интегралов
L/2
/, С COS2X 1
J cos а'
о
L/2
- Р cos х' cos г' 1
Sit = k 1 ---------------ах;
J cos а'
О
L/2
2 С cosx-cosy-
J cos а'
о
(59)
по длине носовой части КВЛ от форштевня до миделя, где k —
коэффициент пропорциональности.
В этих выражениях cos х', cos z' и cos у' — косинусы углов,
которые образует нормаль к поверхности борта с осями коорди-
нат х, у и г* *. Для получения зависимости между р0, т]2 и длиной
1 Коэффициент использования jx0 характеризует влияние формы об-
водов корпуса на сопротивление, не зависящее от скорости движения
(прямое сопротивление), а коэффициент ледорезности т]2 — влияние на
скоростное сопротивление [16].
* Ось х направлена в нос, у — на правый борт иг — вертикально вверх.
126
ледокола судовую поверхность в районе ледового пояса можно
представить уравнением:
В ггт / х \2
и — — 1 — --------------
*	2 IL \	.
% )
0,5В J *
(60)
Нетрудно убедиться, что п зависит от полноты носовой ветви
КВЛ (ан) или, что то же самое, от угла входа КВЛ Пара-
метры % и в данном случае связаны друг с другом через и:
10—15ан	L/Btga^ + 2
П =и п =-----------.
Слагаемое X = f (х) —^-определяет изменяющийся по длине
корпуса судна угол наклона шпангоутов к вертикали. С учетом
(59), а также того, что
ду
И
sin а' =
cos х'
sin г'
(64)
были вычислены значения коэффициентов р0 и т]2* для различ-
ных значений L/B и ан,- которые практически охватывают все
формы ватерлиний, встречающиеся на современных ледоколах.
Поскольку угол наклона борта к вертикали в районе КВЛ
нельзя представить простой зависимостью, в расчет введен по-
стоянный угол наклона, равный 26°. Результаты расчета коэффи-
циентов Ио и Л 2 приведены на рис. 79 и 80 в виде зависимостей
р0 = f (LIB) и т)2 = f (L/B). При анализе этих зависимостей
учитывалось, что способность судна разрушить лед тем выше,
* В выражениях (61)—(64) знак (+) относится к правому, а знак (—)
к левому борту.
127
чем меньше значение р,0, а ледораздвигающая способность, ко-
торая характеризуется величиной — наоборот, тем выше,
чем больше г|2.
Как видно из рис. 79 и 80, кривые р0 = f (L/B) и г|2 =
= f (L/B) в области применяемых на практике значений ан не
имеют экстремума. Изменение L/B сравнительно мало сказывается
на прямом сопротивлении и более интенсивно — на скоростном
сопротивлении. Так, при увеличении L/B с 3,5 до 5 прямое со-
противление уменьшается примерно на 15%, а скоростное —
примерно на 60%. Однако, учитывая, что скоростная составляю-
щая ледового сопротивления при
движении ледоколов во льдах
предельной толщины занимает
сравнительно малую долю в об-
щем ледовом сопротивлении, мо-
жно сделать вывод, что влияние
Рис. 80. Зависимость т]2 —
= f (L/B) при различных зна-
чениях Оц
Рис. 79. Зависимость |iG =
= f (L/B) при различных зна-
чениях ан
L/B на ледовую ходкость в таких льдах несущественно. Из
рис. 80 и 79 видно, что даже значительное изменение L (при
В = const) практически мало сказывается на проходимости ле-
доколов в сплошных льдах. Например, при увеличении L на
25% (L/В изменяется с 4 до 5) р0 уменьшается на 10%.
При проектировании ледокола следует иметь в виду, что уве-
личение длины его корпуса за счет цилиндрической вставки не-
желательно по условиям работы набегами в тяжелых льдах, так
как при этом возрастает протяженность зон заклинивания и
ухудшаются условия освобождения от заклинивания. Увеличе-
ние длины цилиндрической вставки при определенных условиях
может вызвать увеличение ледовых нагрузок в районе 1-го и
2-го теоретических шпангоутов [20].
Длина корпуса ледокола влияет также на его маневренные
качества. Для удовлетворения требований, связанных с манев-
ренностью во льдах, следует исходить из класса проектируемого
ледокола (см. § 8). Мощному ледоколу при выполнении опера-
ций, связанных с проводкой судов во льдах, необходима хоро-
128
шая устойчивость на курсе. Она обеспечивается увеличением
длины корпуса, что приводит к возрастанию момента инерции
массы относительно вертикальной оси, а следовательно, к умень-
шению рыскания ледокола при прокладке канала. Хорошая
поворотливость — наиболее важное маневренное качество вспо-
могательного, а отчасти и среднего ледокола — достигается
уменьшением длины корпуса.
При выборе L необходимо также руководствоваться значе-
ниями L/В, которые сложились в практике проектирования ле-
доколов (табл. 12). В настоящее время нет достаточных основа-
ний для увеличения L/В мощных ледоколов свыше 5, хотя в ра-
ботах И. В. Виноградова [5], С. Ланка и Л. Ферриса такие
рекомендации приводятся. Для средних ледоколов L/В должно
находиться в пределах от 4,0 до 4,5, а для вспомогатель-
ных — от 3,5 до 4,0.
Таблица 12
Соотношения главных размерений ледоколов
Ледоколы	L/B	В/Т	н/т
Москва	4,80	2,48	1,47
Сибирь	4,50	2,56	1,43
Красин	4,55	2,46	1,45
Капитан Белоусов	4,14	3,00	1,35
Василий Прончищев	3,54	3,19	1,51
Уинд	4,02	2,41	1,46
Глэсье	4,30	2,59	1,36
Д'Ибервилль	4,80	2,35	1,45
Лабрадор	4,03	2,43	1,47
Джон Л. Мак-Дональд	4,20	2,50	1,46
Луи С. Сан-Лоран	4,18	2,71	1,45
Войма	4,14	3,02	1,53
Карху	4,20	2,84	1,42
Оден	4,10	2,88	1,52
Тор	3,74	3,20	1,46
Фудзи	4,55	2,72	1,45
Осадка ледокола в меньшей степени, чем другие главные раз-
мерения, оказывает влияние на его основные ледовые качества.
Практика показывает, что даже при сравнительно малых значе-
ниях Т, которые встречаются у речных ледоколов, пред-
ставляется возможным удовлетворить все необходимые требова-
ния, предъявляемые к форме обводов корпуса для получения
необходимых ледовой ходкости, ледовой прочности и маневрен-
ных качеств судна.
При выборе осадки ледокола, если не задано ограничение
по условиям плавания на мелководье, в первую очередь необхо-
129
димо считаться с тем, что с уменьшением диаметра гребных вин-
тов уменьшается их упор — один из основных параметров, оп-
ределяющих проходимость ледоколов при непрерывном движе-
нии в сплошных и битых льдах. На ледоколах в зоне переменной
ватерлинии желательно сохранять постоянным угол наклона
борта.
При заданной ширине корпуса ледокола чем меньше осадка,
тем большее количество битого льда, притопленного носовой
частью корпуса, может проходить под днищем и подходить к
винтам. Увеличение осадки ледокола позволяет заглубить
винты, что имеет первостепенное значение для защиты их от
ледовых повреждений.
В практике ледоколостроения, как видно из табл. 12, BIT
изменяется в довольно узких пределах (2,4 ч- 3,2), поэтому при
выборе осадки удобно пользоваться этим отношением.
Высота борта непосредственно не влияет на основные ледо-
вые качества проектируемого судна; однако правильный выбор
этого элемента имеет важное значение при эксплуатации ледоко-
лов как на чистой воде, так и во льдах. Основные факторы, ко-
торые определяют выбор высоты борта ледокола,— непотопляе-
мость и возможность размещения силовой установки и вспомога-
тельного оборудования. Надводный борт не должен допускать
погружения палубы в воду во время работы ледокола набегами
при углах дифферента, доходящих до 3°. Кроме того, при пере-
ходах по чистой воде на взволнованном море палуба не должна
входить в воду при углах крена 20—25° [39], [40]. Увеличен-
ный надводный борт желательно иметь во время ледовых сжатий,
чтобы предотвратить налезание льда на палубу. В табл. 12 при-
ведены отношения Н/Т для современных ледоколов.
§ U
Водоизмещение, мощность,
автономность
и дальность плавания
Водоизмещение ледокола А и
мощность его энергетической установки Р — важнейшие пара-
метры, от которых зависят его основные ледовые качества: ле-
довая ходкость, маневренность во льдах и ледовая прочность.
Отношение мощности к водоизмещению (энерговооруженность)
часто рассматривают как показатель ледовой ходкости. Опти-
мального соотношения между Р и А, которое характеризовало
бы в целом эффективность работы ледокола во льдах, не сущест-
вует. Для различных ледовых условий (сплошной лед, битый
лед) должен быть свой показатель. Даже для сплошного льда
он не одинаков и зависит от вида работы ледокола (непрерывное
движение, набеги). Так, в начальной стадии проектирования
130
в качестве критерия эффективности работы ледокола набегами
с известной степенью условности можно принять величину А/В,
пропорциональную толщине ломаемого льда, если последнюю
определять из условия равенства кинетической энергии ледо-
кола потенциальной энергии ломки бесконечной балки-полоски
шириной В. Показателем непрерывного движения ледокола яв-
ляется величина (Р/В)'\ которую можно считать пропорциональ-
ной предельной толщине льда. Соотношение между мощностью
и водоизмещением по-разному влияет на ледовые качества ле-
докола (ледовую ходкость, ледовую прочность, маневренность
и т. д.).
Требования, предъявляемые к выбору водоизмещения (при
заданной мощности), при различных ледовых качествах проти-
воречивы. Так, увеличение водоизмещения улучшает ледовую
ходкость при работе набегами в тяжелых льдах, но ухудшает
маневренность. Величина динамических ледовых нагрузок, дейст-
вующих на корпус ледокола при ходе во льду, с увеличением
водоизмещения увеличивается. В зависимости от класса ледо-
кола то одно, то другое из перечисленных основных ледовых ка-
честв может приобретать первостепенное значение. Для вспомо-
гательных ледоколов, например, маневренность во льдах яв-
ляется наиболее важным качеством, в то время как для средних
и особенно для мощных ледоколов более важное значение имеют
ледовая ходкость и ледовая прочность.
При движении ледокола непрерывным ходом в сплошных,
а также в мелкобитых льдах масса ледокола, строго говоря, ока-
зывает влияние лишь на амплитуду колебаний скорости, не из-
меняя ее среднего значения. С ростом водоизмещения ледокола
движение его становится более устойчивым. В этом случае умень-
шается и вероятность остановки ледокола вследствие неравно-
мерностей различных природных характеристик ледяного по-
крова.
Абсолютный показатель при таком виде работы ледокола —
предельная толщина льда не может быть увеличена за счет уве-
личения его водоизмещения. С другой стороны, изменение во-
доизмещения заметно сказывается на ледовой ходкости при ра-
боте набегами, когда разрушение льда в основном происходит
за счет кинетической энергии массы ледокола, набранной им
в процессе разбега. Учитывая сложность и противоречивость
требований, предъявляемых к выбору водоизмещения, для по-
лучения необходимой ледовой ходкости при проектировании
ледокола стремятся получить минимальное водоизмещение. Та-
кое решение будет оптимальным также и для ледовой прочности,
и маневренности.
При определении мощности энергетической установки ледо-
кола обычно исходят из предельной толщины ровного сплошного
льда Лпр. На первой стадии проектирования эффективная букси-
131
ровочная мощность ледокола может быть приближенно опреде-
лена с помощью следующей эмпирической формулы:
Рэф = 0,15/г„р5,	(65)
где РЭф выражено в лошадиных силах, а Лпр — в сантиметрах.
С другой стороны, как известно,
р _ RV
эф 75 ’
где R — полное ледовое сопротивление, кгс\
V — скорость судна, м]сек.
Формула (65) получена на основании обработки данных по
отечественным ледоколам. Она обладает достаточной для пред-
варительных расчетов точностью
(рис. 81).
Мощность на гребных валах
Рв = ^,	(66)
Лпр
Рис. 81. Зависимость ~
= f (Лпр)
I — мощный ледокол; II — Москва',
III — Сибирь', IV — Капитан Бе-
лоусов', V — Василий Прончищев',
VI — речной ледокол Волга
где i]np — пропульсивный коэффи-
циент полезного дейст-
вия судна.
Мощность на фланцах первич-
ных двигателей
Рд. =	.	(67)
где i]n — полный пропульсивный
коэффициент, равный:
Лп = ЛпрЛпер*	(68)
Коэффициент т]пер учитывает потери, возникающие при пе-
редаче мощности от первичного двигателя к винту. Для ледо-
кола, оборудованного гребным электроприводом, он выражается
формулой
Ппер =	’	(69)
гдв
где т]' и »]" — соответственно к. п. д. гребного электродвигателя
и главных генераторов; т]"’ — к. п. д., учитывающий потери
в электросети главного тока; т|в — к. п. д. валопровода.
Коэффициенты т]п и т|пр можно определить, используя дан-
ные прототипа. При выборе прототипа надо стремиться к тому,
чтобы он по возможности был близок к проектируемому судну
по мощности, водоизмещению, главным размерениям, типу пер-
вичного двигателя и типу передачи мощности. Эти факторы в пер-
132
вую очередь оказывают влияние на величину коэффициентов
Лпер Лпр*
Значения т]пр н т]пер пРн движении ледокола непрерывным
ходом в ровных сплошных льдах предельной толщины
^пр ^пер
Москва...................................... 0,070	0,84
Капитан Белоусов............................ 0,065	0,84
Василий Прончищев..................................0,84
Сибирь...................................... 0,060	0,87
Красин...................................... 0,060	0,88
Величина мощности, полученная в результате указанного
расчета, может быть использована для выбора двигателей ле-
докола.
Если в задании на проектирование оговорено водоизмещение
ледокола, то мощность его энергетической установки в началь-
ной стадии проектирования может быть определена с помощью
показателя энерговооруженности Рдв/А, выбранного по прото-
типу.
В тех случаях, когда задание на проектирование кроме ве-
личины Лпр содержит некоторые дополнительные требования,
касающиеся, в частности, главных размерений ледокола, предва-
рительно определяют мощность более точно с использованием
формулы (1), которая позволяет учесть влияние размерений и
формы обводов корпуса. На дальнейшей стадии проектирования,
после того как будут выполнены дополнительные проектные про-
работки, уточняют Лпр. Для этого после определения т]пер вы-
числяют величину мощности на гребных валах Рв, находят
РЭф и тягу винтов, а затем с помощью формулы (1) определяют
величину Лпр. Поверочный расчет ходкости ледокола в битых
льдах производят с помощью формул (3) и (4), а на свободной
воде — с помощью методики, приведенной в § 12.
Автономность — важное эксплуатационное качество ледо-
кола, которое во многом определяет весовую нагрузку и водо-
измещение ледокола. Как правило, требования в отношении
автономности указываются заказчиком в задании на проектиро-
вание. В общепринятом смысле автономность — это время, в те-
чение которого судно способно двигаться по свободной воде с за-
данной скоростью хода (полного или экономического) при ус-
ловии обеспечения всех судовых нужд.
Эксплуатационный показатель автономности ледокола —
время, в течение которого он может работать, развивая макси-
мальную мощность энергетической установки (вне зависимости
от скорости хода). У ледоколов, использующих обычное мине-
ральное топливо, автономность при полной мощности невелика;
даже у мощных ледоколов она, как правило, не превышает од-
ного месяца, несмотря на наличие больших запасов топлива.
133
Так, например, запас топлива ледокола типа Москва достигает
30% его водоизмещения, намного превышая вес всех прочих су-
довых запасов вместе взятых (полный запас дизельного топлива
3200 т, максимальный — 4250 т, а наибольший возможный —
4900 т). Суммарный вес всех остальных судовых запасов, вклю-
чающих котельное топливо, смазочное масло, пресную воду,
провизию и прочее составляет около 1200 т. Запас топлива ка-
надского ледокола Луи С. Сан-Лоран, имеющего мощность тур-
боэлектрической энергетической установки примерно равную
мощности ледокола Москва, составляет 2700 т или 20% от его
водоизмещения. Несмотря на это, наибольший запас топлива
в состоянии обеспечить работу энергетической установки ледо-
кола Москва на максимальной мощности лишь в течение 36 су-
ток, а ледокола Луи С. Сан-Лоран — 20 суток. В то же время
автономность ледокола Москва по прочим судовым запасам до-
стигает 12 месяцев (с учетом того, что запасы пресной воды мо-
гут пополняться за счет работы опреснительной установки).
Условия эксплуатации в Арктике обязывают мощные оте-
чественные ледоколы обходиться без захода в порты до 6—7
месяцев подряд. При проектировании мощного ледокола Луи
С. Сан-Лоран предполагалось, что в среднем за год эксплуата-
ции он будет работать 800 ч в тяжелых ледовых условиях, раз-
вивая максимальную мощность энергетической установки. Та-
ким образом, для ледоколов, работающих на обычном топливе,
автономность, требуемая по условиям эксплуатации в Арктике,
не может быть достигнута. Поэтому на практике ледоколы вы-
нуждены бункероваться в море, получая топливо с судов-снаб-
женцев.
Для ледоколов, работающих на ядерном топливе, проблемы
автономности не существует. Автономность атомохода Ленин
составляет 12 месяцев по всем видам запасов. В течение всего
этого времени энергетическая установка ледокола в состоянии
работать с максимальной мощностью.
При проектировании ледоколов, работающих на обычном
топливе, автономность по топливу и запасам пресной воды вы-
бирают максимально возможной при данных главных размере-
ниях и водоизмещении, а прочие запасы рассчитывают исходя
из требований практики эксплуатации ледокола данного класса.
Последняя составляет: для мощного ледокола — 8—12 месяцев,
для среднего ледокола — 4—8 месяцев, а для вспомогательного—
0,5 — 3 месяца.
Дальность плавания ледокола, так же как и обычного транс-
портного судна, принято измерять наибольшим расстоянием, кото-
рое он способен пройти по чистой воде, следуя с заданной скоро-
стью экономичного хода. Таким образом, дальность плавания
характеризует радиус действия ледокола при плавании на сво-
бодной воде, в то время как о радиусе его действия во льдах
134
Рис. 82» Зависимость скорости хода
мощного ледокола на свободной воде от
мощности
в большей степени позволяет судить автономность при работе на
максимальной мощности.
В отличие от обычных транспортных судов, ледоколы обла-
дают большими возможностями в выборе экономического режима
плавания в любых условиях эксплуатации, в том числе и при
плавании на свободной воде. Эта особенность обусловлена тем,
что ледокол — многовинтовое судно с передачей мощности к
гребным винтам от первичных двигателей, состоящих из не-
скольких агрегатов. Так, например, на ледоколе типа Москва,
оборудованном тремя кормовыми гребными винтами, принято
в режиме экономического хода использовать 50% максимальной
мощности энергетической
установки (т. е. 11 000 л. с.).
Эту мощность обеспечивают
четыре дизель-генератора,
общее число которых 8.
На гребные винты мощ-
ность может быть передана
в разной пропорции: 1:2:1
(т. е. по одному работаю-
щему дизель-генератору на
бортовые винты и два на
средний винт), 2:0:2 или
0 : 4 : 0. В зависимости от
условий работы ледокола
та или иная схема распре-
деления мощности может
оказаться выгодней. Так,
для достижения наиболь-
шей дальности плавания на
лен режим 1:2:1. В этом случае при Рв = 11 000 л. с. ледо-
кол развивает скорость 16,5 уз (кривая III, рис. 82), в то время
как режим 0:4:0 позволяет достичь скорости 15,4 уз (кривая /),
а режим 2:0:2 — 16,2 уз (кривая //).
При назначении скорости экономического хода в расчетах даль-
ности плавания ледокола следует исходить из наиболее выгод-
ного режима. Каждый построенный ледокол должен быть снаб-
жен диаграммами, позволяющими судоводителю избирать наи-
более выгодный режим работы гребной установки для различных
условий эксплуатации.
свободной воде наиболее рациона-
§ 15
Форма обводов корпуса
При проектировании формы об-
водов ледокола необходимо кроме общих требований учитывать
требования, вытекающие из характера взаимодействия отдельных
районов корпуса с ледяным покровом. Так, например, при раз-
135
рушении ледяного покрова изгибом большое значение имеет
форма обводов корпуса ледокола на 1 — 5-м теоретических
шпангоутах в районе КВЛ, где происходит ломка льда. Следо-
вательно, форма обводов в указанном районе должна обеспечи-
вать получение наибольших вертикальных усилий, под дейст-
вием которых происходило бы разрушение ледяного покрова
изгибом. В первую очередь стремятся удовлетворить требованиям
ледовой ходкости, ориентируясь на движение в сплошных
льдах. Методы оценки влияния формы обводов ледокола
на его способность разрушать лед, предложенные Р. И. Руне-
бергом, В. И. Афанасьевым, И. В. Виноградовым, В. Милано,
Р. Уайтом, имеют тот недостаток, что в них учтена'форма обводов
корпуса только в районе форштевня и прилегающих к нему
участков бортов. Естественно, эти методы не могут быть исполь-
зованы для анализа качеств обводов в других районах корпуса,
которые участвуют в разрушении льда. В работах Ю. А. Ши-
манского, М. С. Яковлева и В. И. Каштеляна форма обводов
корпуса ледокола рассмотрена на всей длине носовой оконеч-
ности, однако интегральный учет ее не позволяет обоснованно
подойти к выбору оптимальных элементов обводов в различных
районах корпуса.
Ниже приведены теоретические соображения о влиянии формы
обводов корпуса на способность ледокола раз-
рушать лед, исходя из локального характера взаимодейст-
вия корпуса судна с ледяным покровом. При двухрядной ломке
льда, которая характерна при непрерывном движении ледокола
в сплошных льдах предельной толщины, представляется физи-
чески реальной такая схема взаимодействия судна со льдом,
когда одновременно осуществляется соприкосновение и ломка
льда в пяти точках. Первая точка касания — форштевень, а
четыре остальные располагаются по бортам симметрично относи-
тельно диаметральной плоскости (ДП) (рис. 83, а). При состав-
лении уравнения статического равновесия судна, ввиду малых
скоростей установившегося движения во льдах предельной тол-
щины, будем пренебрегать влиянием сил инерции и сопротивле-
нием воды. Силы, действующие на корпус ледокола в сплошных
льдах, можно рассматривать как сосредоточенные. В соответст-
вии с принятой схемой взаимодействия судна со льдом в точках
контакта 1—5 действуют контактные усилия, нормальные к кор-
пусу, и пропорциональные им силы трения. Направления по-
следних на бортах с известной условностью можно считать сов-
падающими с направлениями касательных к действующей ватер-
линии, а на форштевне — с направлением касательной к линии
форштевня (рис. 83, б). Принимая величину сил давления про-
порциональной косинусу угла между направлением движения
и нормалью к борту, а силу трения — силам давления, можно
определить:
136
нормальное давление в точке борта
Рб = fecosx';
(70)
Рис. 83. Двухрядная ломка льда ледоколом: а — схема
взаимодействия судна со льдом; б — схема разложения сил,
действующих на форштевень и борта
силу трения в точке борта
=	(72)
силу трения в точке форштевня
(73)
В этих выражениях:
k — коэффициент пропорциональности;
х' — угол между нормалью к борту и направлением движе-
ния;
137
Ф — угол наклона форштевня к горизонтали;
— коэффициент динамического трения корпуса ледокола
о лед.
Ниже приведены формулы для проекций сил давления и сил
трения на ось х и ось z.
Горизонтальное продольное давление на борт
Рх = cos xf = k cos2 xr.	(74)
Вертикальное давление на борт
Pz = Р6 cos zr = k cos xf cos zr,	(75)
где z' — угол между нормалью к борту и вертикальной осью z.
Проекция силы бортового трения на ось х
Fx = f?P6 cos а' ~ kfx cos х' cos а'.	(76)
Горизонтальное продольное давление на форштевень
рфх = рф sin <Р = k sin2 <р.	(77)
Вертикальное давление на форштевень
Рф2 = Рф cos q> = k sin ф cos ф.	(78)
Проекция силы трения форштевня на ось х
Рфх = f дРф cos ф = kf* sin ф cos ф.	(79)
Проекция силы трения форштевня на ось z
= f д^ф sin ф - kf д sin2 ф.	(80)
В соответствии с допущением установившегося характера
движения ледокола в сплошных льдах, тягу винтов приравняем
сумме всех продольных горизонтальных усилий, действующих на
борта и форштевень:
f = 2^РХ + 22 Fx + Рфх + F^	(81)
где Т — тяга винтов ледокола;
SPX — сумма горизонтальных продольных усилий, дейст-
вующих на борта судна;
— сумма горизонтальных продольных сил трения,
действующих на борта судна;
Рфх — горизонтальное продольное усилие, действующее
на форштевень;
Рфх — горизонтальная составляющая силы трения, дейст-
вующей на форштевень.
Заменяя величины, входящие в выражение (81), их значе-
ниями из формул (74), (76), (77) и (79), получим
Т = k [22cos2x' + 2fд2 cos a' cosxr + sin2 ф + /дэт фсозф]. (82)
138
Из (82) находим выражение для коэффициента пропорцио-
нальности
2S cos2 х' — 2/д£ cos a' cos xr + sin2 ф — /д sin т cos ср
Подставляя значение k из (83) в выражения для сил давления
и сил трения, можно получить формулы для усилий, действую-
щих на борта и форштевень ледокола.
В качестве примера приведем выражения для усилий, дейст-
вующих в точке контакта борта со льдом:
Рх = Т ;	(84)
Р2 = т cosx'cosZ ;	(85)
л
। /jp [д COS ОС COS X	zggx
х =	А ’	( }
1 • •
2S cos2 х' + 2/д S cos a' cos х' sin2 ф -1 /д sin ф cos ф
Полученные формулы позволяют определять величины уси-
лий, действующих на корпус ледокола при движении его в сплош-
ных льдах, а также оценивать влияние характеристик формы
обводов корпуса на эти силы, если будут известны тяга, разви-
ваемая гребными винтами, и элементы формы обводов корпуса
в местах контакта его со льдом.
На примере мощного ледокола Москва было рассмотрено влия-
ние формы обводов его корпуса на способность разрушать ледя-
ной покров. При двухрядной ломке льда предельной толщины
разрушение первого ряда секторов льда происходит в районе
первого теоретического шпангоута, а второго ряда — в районе
четвертого теоретического шпангоута. Таким образом, одновре-
менно в контакте со льдом находятся форштевень и районы пер-
вого и четвертого теоретических шпангоутов на каждом борту
(см. рис. 83, а).
В табл. 13 приведены результаты расчета сил, выполненного
предлагаемым способом для ледокола Москва. При определе-
нии углов х' и z', входящих в эти выражения, использовались
следующие приближенные зависимости, связывающие их с уг-
лами а' и Р':
cos г'= cos В'(1,03—0,35—V	(87)
' \	100 Г
cos х' =-------(1,6 sin В' + 0,11).
100 v г 7
(88)
139
Таблица 13
Усилия» действующие на корпус ледокола Мо'сква (в долях от Т)
Район [контакта	Рх	рх	2 (Px + Fx)	pz	Fz
Форштевень	0,31	0,06	0,37	0,6	—0,03
1-й шпангоут	2X0,15	2x0,05	0,40	0,3	—
4-й	»	2x0,08	2x0,35	0,23	0,16	
S	0,77	0,23	1,00	—	—
Из таблицы видно, что усилия, действующие на борта ледо-
кола при движении его в сплошных льдах, распределены не-
равномерно. По мере приближения к миделю их значения умень-
шаются. Это позволяет прийти к выводу, что ломка льда бортами
не может происходить одновременно на всех участках корпуса,
которые находятся в контакте с ненарушенным ледяным покро-
вом. Первоначально должен произойти облом сектора на первом
теоретическом шпангоуте, так как в этих точках имеют место
наибольшие вертикальные усилия. Затем, после облома сектора
первого ряда, в результате уменьшения числа точек контакта
корпуса с ненарушенным ледяным покровом до трех произойдет
перераспределение усилий на корпусе ледокола.1 Значения вер-
тикальных составляющих контактного давления на четвертом
теоретическом шпангоуте Pz± увеличатся и могут оказаться до-
статочными для облома льда в этих точках.
Таким образом, по способности разрушать лед оптимальной
формой обводов корпуса ледокола будет такая, которая обеспе-
чит пролом льда одной и той же толщины различными участками
борта, когда одновременно в контакте с ненарушенным ледовым
покровом будут находиться три точки — форштевень и две точки
бортов (по одной с каждого борта).
Из выражений (84), (87), (88) видно, что при прочих равных
условиях чем больше угол наклона ватерлинии к ДП диаметрали
(чем выпуклее форма ватерлинии), тем больше значение верти-
кальной силы в районе борта, где происходит облом секторов
первого ряда.
Однако при сильно выпуклой носовой ветви ватерлинии обес-
печить требование ломки льда примерно одинаковой толщины
районами бортов, где имеет место облом секторов первого и вто-
рого рядов, за счет увеличения развала бортов не представляется
возможным. В этом случае значение угла наклона шпангоутов
к горизонтали в районе четвертого шпангоута должно было быть
меньше, чем в районе первого.
1 Поскольку при движении ледокола в сплошных льдах прорезание
льда форштевнем происходит непрерывно, можно считать, что уменьшение
числа точек контакта корпуса со льдом происходит только после облома
льда участками бортов.
140
Расчеты показывают, что при S-образной ватерлинии значе-
ния вертикальных усилий на четвертом теоретическом шпангоуте
оказываются больше, чем на первом, т. е. при такой форме но-
совой ветви ватерлинии сначала должно произойти разрушение
секторов второго ряда, а затем первого, что, по нашему мнению,
нецелесообразно.
При форме носовой ветви ватерлинии, близкой к прямой, вер-
тикальные усилия, действующие в районе облома секторов пер-
вого ряда, меньше, чем при выпуклой форме, причем в этом слу-
чае разница между вертикальными усилиями на первом и чет-
вертом теоретических, шпангоутах получается наименьшей. Та-
кая форма носовой ветви КВЛ позволяет получить близкие по
величине значения вертикальных усилий в районе бортов, где
происходит ломка льда, т. е. позволяет обеспечить ледоколу
наибольшую способность разрушать ледяной покров. Из выра-
жений (84) и (87) видно, что величина вертикальных усилий,
действующих в точках борта, косвенно зависит также от формы
обводов других районов, одновременно находящихся в контакте
со льдом.
Таким образом, способность корпуса разрушать ледяной
покров зависит от количества и места расположения по длине
точек, в которых одновременно происходит контакт борта со
льдом. Для случая двухрядной ломки льда ледоколом даже зна-
чительное изменение углов [V сравнительно мало сказывается
на величине вертикальных усилий Р2, действующих в бортовых
точках контакта. Так, например, для носовой ветви ватерлинии,
близкой к прямой, уменьшение на первом теоретическом шпан-
гоуте р' с 48 до 35° приводит при прочих равных условиях к уве-
личению вертикального усилия PZ1 в этом районе примерно на
10%. Уменьшение углов |3' в районе четвертого теоретического
шпангоута также приводит к увеличению величины Р21, однако
в этом случае процент увеличения еще меньше. Усилие Р21 при
уменьшении р' монотонно возрастает, поэтому оптимальных зна-
чений углов наклона шпангоута не существует.
По нашему мнению, для лучшей способности разрушать лед
нецелесообразно стремиться к значительному развалу шпангоу-
тов по всей длине носовой ветви КВЛ, где имеет место разруше-
ние льда бортами. Необходимо максимально возможно увеличи-
вать угол наклона шпангоутов в первую очередь в районе 0—2-го
теоретических шпангоутов, где происходит облом первого сек-
тора льда. Это должно привести к увеличению способности раз-
рушать ледяной покров и другими районами борта.
В заключение следует отметить, что в целом «ледокольная»
способность судна может быть улучшена также за счет уменьше-
ния угла наклона форштевня ср. Так, например, при изменении
<р с 30 до 20° вертикальные усилия на первом теоретическом
шпангоуте с умеренно выпуклой носовой ветвью КВЛ увеличи-
141
ваются примерно на 10%. Как видно из табл. 13, продольные
силы, действующие на форштевень в общем ледовом сопротивле-
нии, составляют существенную ча£ть (в рассматриваемом при-
мере для ледокола Москва — 37%). Снижение сопротивления,
отнесенного к форштевню (/?ф), может быть достигнуто при умень-
шении угла наклона форштевня <р. Расчеты показывают, что при
этом происходит перераспределение сопротивления между бор-
тами и форштевнем таким образом, что сопротивление бортов
возрастает, а сопротивление, отнесенное к форштевню, падает.
Рис. 84. Кривые сопротивления моделей с разной формой носо-
вых ветвей КВЛ
----- выпуклая; — — — — прямая;---------S-образная; / — сплошной
лед; // — битый лед
кола, увеличиваются, ледокол в этом случае может преодоле-
вать большую толщину сплошного льда. Можно написать сле-
дующую аналитическую зависимость между углами наклона
<р, шпангоута р' и ватерлинии а':
tg(p = tgo/tgp'.	(89)
Уменьшений величины угла <р можно достичь, уменьшая угол
а' (за счет полноты носовой ветви КВЛ) или угол р' (увеличи-
вая развал шпангоутов). Последнее более приемлемо, поскольку
уменьшение а', как было показано выше, в свою очередь ухуд-
шает способность ледокола разрушать лед.
На рис. 84 приведены результаты испытаний в сплошных
и битых льдах трех моделей ледоколов, которые, при по-
стоянстве главных размерений и углов наклона борта в районе
КВЛ, отличались формами ее носовых ветвей. Сопоставление
кривых R = f (V) этих моделей показывает, что при движении
в сплошном льду во всем диапазоне скоростей наименьшее со-
142
противление у модели с- выпуклой формой ватерлинии, а наи-
большее — с S-образной ватерлинией. Такой результат согла-
суется с приведенными выше соображениями о преимуществе
выпуклой формы ватерлинии перед двумя другими, поскольку
такая форма обеспечивает получение максимальных вертикаль-
ных усилий, а следовательно, приводит к снижению составляю-
щих сопротивления, связанных с ломкой льда, а также с при-
тапливанием и поворачиванием льдин. Преимущество выпуклой
формы перед другими формами КВЛ будет более наглядным,
если сопоставить значения скоростей движения при 7? — const
(см. рис. 84). Из рисунка видно также, что при увеличении вы-
Рис. 85. Схема действия сил при притапливании льдииы бортом
пуклости носовой ветви КВЛ несколько ухудшается ледопрохо-
димость модели в битых льдах, и это необходимо учитывать при
выборе формы обводов корпуса ледокола.
Способность ледокола притапливать
льдины является одним из важнейших качеств, определяю-
щих его ледовую ходкость. Устойчивое непрерывное движение
ледокола в сплошном льду возможно в том случае, если образо-
вавшиеся после разрушения ледяного покрова льдины будут
легко уступать дорогу судну, т. е. притапливаться. Рассмотрим
процесс взаимодействия корпуса ледокола со льдиной, которая
располагается между ледяным полем и бортом. Из схемы, при-
веденной на рис. 85, видно, что притапливание льдины корпу-
сом ледокола возможно, если она будет скользить вниз по борту
или поворачиваться относительно точки А ненарушенного ле-
дяного покрова.
Если пренебречь силой плавучести льда, скольжение льдины
будет иметь место при выполнении условия
P2-EsinP'>fA,	(90)
143
где Pz — вертикальная составляющая контактного уси-
лия;
Ру — горизонтальная (поперечная) составляющая
контактного усилия;
F = /дРб — сила трения льда о корпус (/д — коэффициент
динамического трения льда о корпус);
1ЛРУ — сила трения льда о лед (/л — коэффициент
динамического трения льда о лед).
Условие поворота льдины запишем в следующем виде:
(Рг — F sin 0') у > (F cos 0' + Ру) г.	(91)
При наклонном борте Рг = Р6 cos 0' и Ру = Р6 sin 0'.
Считая справедливым равенства
y = 60; z = A(i +COS0'),	(92)
после подстановки (92) в (90) и (91) будем иметь следующие два
условия притапливания льдины корпусом ледокола:
при скольжении —
сШ0' /д;	(93)
при поворачивании —
ьо > (1 ~ cos 0') (/д ctg 0'-| 1)
h	2(ctg0'—/д)	’	1
По данным экспериментальных исследований [22], коэффи-
циент динамического трения льда по льду при наличии гладкой
поверхности скольжения может быть принят равным коэффи-
циенту динамического трения льда по судовой стали fл = fд =
= 0,1. Тогда из (93) следует, что скольжение льдины в процессе
ее притапливания будет иметь место, если угол наклона шпан-
гоутов к горизонтали |3' < 79°. У современных ледоколов на
всей длине ледовой ватерлинии £' < 79°. Однако, как показы-
вают наблюдения, скольжение льдин во время их притаплива-
ния корпусом не наблюдается. Это, по-видимому, объясняется
тем, что трение льда по льду происходит по шероховатой поверх-
ности, у которой значение коэффициента трения существенно
больше чем /л = 0,1.
Поворачивание льдины, как видно из (94), зависит не только
от угла наклона шпангоута в месте ее контакта с корпусом ле-
докола, но и от отношения ширины льдины к толщине bjh. Об-
разующиеся в процессе движения ледокола в сплошных льдах
льдины (сектора) имеют криволинейное очертание, поэтому для
каждого поперечного сечения льдины отношение b^h имеет свое
значение. Наблюдения показывают, что в большинстве случаев
при притапливании льдин корпусом они распадаются на три
отдельные части, которые поворачиваются как бы независимо
одна от другой. Причем условия притапливания средней части
144
льдины наиболее тяжелые. Учитывая сказанное, при определе-
нии углов наклона шпангоутов, необходимых для поворачива-
ния льдин, будем исходить из максимальных значений bjh,
характерных для поперечных сечений средней части льдины.
В сплошном льду при двухрядной ломке льда эти значения ме-
няются в пределах от 1,5 до 3 (для секторов первого ряда
bjh 1,5 н- 2, а для второго — 2—3).
Задаваясь в указанных выше пределах значениями b^h и
принимая коэффициент динамического трения }я = 0,1, из ус-
ловия поворачивания льда (94) получим следующие предельные
значения углов наклона шпангоутов:
— =1,5;	|У	57 ;
h	1
'-°-= 2,0;	В'	65;	(95)
h
=	В'<72°.
h	r
Сопоставление показывает, что условия (95) в большинстве
случаев выполняются только на половине длины носовой части
корпуса ледоколов — от форштевня до 4—5-го теоретического
шпангоута. Таким образом, беспрепятственно может происхо-
дить притапливание (поворот) лишь секторов первого ряда, об-
разующихся в районе 1—2-го теоретических шпангоутов. На
4—5-м теоретических шпангоутах, где происходит облом секто-
ров второго ряда, выполнение условия поворачивания находится
на пределе, поскольку в этом районе углы наклона шпангоутов
практически совпадают с приведенными в (95).
Следует отметить, что форма обводов носовой части корпуса
существующих ледоколов на значительной длине не обеспечи-
вает выполнения условий поворачивания льдин, однако, как по-
казывают наблюдения при непрерывном движении ледокола
в сплошном льду, льдины, как правило, поворачиваются. При
этом нижнее ребро этих льдин оказывается разрушенным. Поэ-
тому можно предполагать, что в тех районах борта, где условия
(95) не выполняются, повороту льдины предшествует разруше-
ние ее ребра, относительно которого происходит опрокидывание.
После разрушения, условия поворачивания облегчаются, .по-
скольку момент сопротивления повороту уменьшается за счет
уменьшения плеча z (см. рис. 85).
Исследования показывают (см. § 27), что оптимального зна-
чения угла наклона шпангоутов |3' для получения наибольших
напряжений в нижнем ребре льдины, необходимых для его раз-
рушения, не существует. С уменьшением [3' (с увеличением раз-
вала шпангоутов) указанные напряжения возрастают.
145
Необходимо остановиться еще на одном обстоятельстве, ко-
торое накладывает свои требования на условия поворачивания
льдины корпусом ледокола. Оказывается, что для каждого от-
ношения ширины поперечного сечения льдины к ее толщине су-
ществует определенное значение угла наклона шпангоута, при
котором передняя грань льдины во время поворачивания не бу-
дет сминаться корпусом. Как видно из рис. 86, при прочих рав-
ных условиях с уменьшением развала борта зона смятия перед-
ней грани льдины увеличивается. Ниже приведены предельные
значения углов наклона шпангоутов к горизонтали, при которых
смятие льдины корпусом во время ее поворачивания не проис-
ходит:
-^=1,5; 0'<55°;
— = 2,0; 6' <62°;	(96)
h
— = 3,0; 6' <70°.
h
Приближенные значения этих углов получены с помощью
геометрических построений. Сопоставление углов наклона борта
ледокола, полученных из условий (95) и формулы (101), показы-
вает, что для соответствующих отношений bQ/h оба условия
практически равноценны: при выполнении одного из них второе
выполняется автоматически, т. е. если развал бортов ледокола
достаточен для поворота льдины, то в процессе поворачивания
смятия ее корпусом не произойдет.
Приведенные выше соображения справедливы для случая
непрерывного движения ледокола в сплошных льдах, т. е. когда
коэффициент динамического трения льда о корпус /д = 0,1.
В момент начала движения ледокола в сплошных льдах (страги-
вание с места) коэффициент трения льда о корпус, как известно,
равен статическому коэффициенту трения, значение которого
146
больше, чем динамического. В последнем случае, как это сле-
дует из (95), развал бортов, при котором возможен поворот
льдин без смятия, должен быть больше (р' — меньше), чем для
рассмотренного ранее случая движения ледокола; например,
при b0=h = 2 вместо р' = 62° будет р' = 51°. Иначе говоря,
при статическом налезании ледокола на лед протяженность зоны
корпуса, в которой условия поворачивания льдины не выпол-
няются, больше, чем во время непрерывного движения.
Отметим также, что интенсивность притапливания льдин
на рассматриваемом участке длины корпуса при прочих равных
условиях зависит также от быстроты изменения угла наклона
ватерлинии а' на этом участке. Нетрудно убедиться, что чем
резче изменяется а' на данном участке корпуса, тем интенсивнее
поворачиваются льдины. Таким образом, способность средней
части корпуса ледокола притапливать льдины хуже, не только
из-за небольшого развала бортов, но и из-за малого изменения
угла наклона ватерлинии на этом участке.
Для определения влияния формы корпуса на ледовую
прочность при расчете допустимых ледовых нагрузок сле-
дует исходить из наиболее опасных случаев взаимодействия кор-
пуса судна со льдом. Поэтому за расчетную ледовую нагрузку
для носовой части корпуса принимают нагрузку, возникающую
в результате удара о лед, а для средней части корпуса — на-
грузку при сжатии во льдах [20].
Для анализа влияния параметров формы обводов корпуса
на величину ледовой нагрузки в носовой части корпуса исполь-
зуем выражение (8) для интенсивности ледовой нагрузки q„,
действующей на набор корпуса при ударе о бесконечное поле.
Воспользовавшись приближенной формулой (88), выражение
для (?н представим в следующем виде:
(97)
COS
Из (97) видно, что qtt уменьшается при уменьшении углов
а' и р'. Таким образом, чем ближе к миделю располагается район
соударения корпуса со льдом, тем меньше ледовая нагрузка.
Ледовая нагрузка уменьшается также с увеличением развала
борта (с уменьшением угла наклона шпангоута к горизонтали).
Влияние рассматриваемых параметров формы обводов корпуса
на ледовую нагрузку весьма существенно. Так, например, при
увеличении р' в носовой части корпуса примерно на 15° ледовая
нагрузка может увеличиться на 40—50%.
Сопоставим влияние формы обводов носовой части корпуса
на ледовую ходкость и ледовую прочность. Как указывалось
ранее, рациональность спроектированных обводов корпуса ле-
докола в отношении ледовой ходкости можно оценивать вели-
чиной вертикальной составляющей контактного давления Pz,
147
когда с ненарушенным ледяным покровом взаимодействуют фор-
штевень и две бортовые точки (по одной с каждого борта симмет-
рично ДП).
Расчеты показывают, что с уменьшением угла |3' и увеличе-
нием угла а' значения вертикальных составляющих контактного
давления Pz увеличиваются.
Таким образом, если влияние угла а' на ледовую прочность
и ледовую ходкость качественно одинаково, то влияние угла
Р' — качественно противоположно (чем меньше |3', тем больше
Р2, но меньше ^н). Как известно, для ледоколов угол наклона
ватерлинии а' изменяется в довольно узких пределах. В то же
время представляется возможным варьировать значениями угла
наклона шпангоутов |3' так, чтобы форма обводов корпуса, оп-
тимальная по величине ледовых нагрузок, была также опти-
мальной по проходимости в сплошных льдах. Провалам эпюр
вертикальных усилий будут соответствовать максимумы эпюры
ледовых нагрузок.
В качестве расчетных нагрузок для средней части корпуса
ледокола принимаются нагрузки, которые приводят к разруше-
нию льда в процессе ледовых сжатий. При взаимодействии кор-
пуса со льдом, во время сжатия в зоне контакта наблюдается
как местное смятие ледяного покрова, так и разрушение его от
изгиба в результате общей деформации ледяной пластины. Для
ледоколов, угол наклона |3' которых в средней части корпуса
сравнительно велик, разрушение может происходить от изгиба.
На рис. 87 представлена схема взаимодействия корпуса ледокола
с полубесконечной ледяной пластиной во время сжатия. На этом
рисунке приняты следующие обозначения:
Рб — сила нормального давления корпуса на пла-
стину;
F = /стРб — сила трения, препятствующая деформации из-
гиба льдины;
7?и — равнодействующая сил Рб и F\
Puz — вертикальная составляющая сила 7?н;
Рпх — горизонтальная составляющая силы 7?н;
— угол наклона шпангоута к горизонтали.
Выражение для составляющей РН2 будет иметь вид:
р — Р Р /ст
ГHZ ГНХ р , ол I 1 ‘
/ст ctg + 1
Из него определяем предельное значение угла р', при котором
возможен изгиб ледяной пластины:
ctgp' /ст.	(99)
При /сг = 0,3 разрушение ледяного покрова от изгиба в
средней части корпуса ледокола может наступить, если будет
выполнено условие р' < 73°.
148
Нормальное давление, действующее на корпус ледокола при
сжатии, определяется из формулы
P6 = PHJtsinp/ + PH2cosp',
которую с учетом (98) представим в следующем виде:
Рб = Р.г Rr I . R, •	<100)
COS Р —/ст Sin Р'
Заменяя в (100) Рн2 выражением для вертикального усилия,
необходимого для разрушения изгибом полубесконечной ледя-
ной пластины (см. § 27), получим формулу для нормального дав-
Рис. 87. Схема взаимодействия борта с ледяным по-
кровом
ления, при котором произойдет разрушение льда заданной тол-
щины:
Р6=	(101>
COS Р —/ст Sin Р
где k = 0,7 — коэффициент пропорциональности.
Анализ формулы (101) показывает, что расчетная ледовая
нагрузка средней части корпуса ледокола уменьшается с
уменьшением угла наклона шпангоута к горизонтали |3'. Поэтому
увеличение развала бортов в средней части корпуса ледокола
следует считать целесообразным в отношении ледовой прочности
этого района.
В заключение следует отметить, что величину угла наклона
шпангоутов в средней части корпуса |3' = 73° следует рассмат-
ривать как предельное значение этого угла, при котором возмо-
жен облом ледяного покрова, а также выжимание судна во время
сжатия его льдами при /С7 = 0,3.
При анализе влияния формы обводов корпуса на с п о с о б -
ность судна не заклиниваться во льдах,
так же как и на способность быстро освобождаться от заклини-
149
вания, будем различать заклинивание со всплытием и без него.
В первом случае заклиниванию подвергаются как форштевень,
так и участки прилегающих к нему бортов, а во втором — только
борта. Условие, при выполнении которого форштевень ледокола
не будет заклиниваться во льдах, приведено в § 19.
На рис. 88 представлены зависимости угла наклона фор-
штевня к горизонтали <р и угла входа КВЛ а' от угла наклона
шпангоута Р', а также угла <р от f„.
Кривые <р = f (Р') и а' = f (Р') (рис. 88, а) иллюстрируют
влияние параметров формы обводов корпуса ледокола на условие
Рис. 88. Условие незаклини-
ваемости для форштевня: а —
Ф “ / (Р') — кривая / и а' =
- f (?') — кривая //; б — ср —
~ f (/ст)
заклинивания форштевнем при значении коэффициента стати-
ческого трения fCT = 0,3. Области, расположенные выше этих
кривых, соответствуют условиям, при которых обеспечивается
самопроизвольный сход судна со льда после налезания фор-
штевня на ледяной покров, а ниже этих кривых — условиям,
когда форштевень ледокола будет заклиниваться. При заданных
значениях углов Р' и а' график позволяет определить углы на-
клона шпангоутов в районе форштевня, при которых заклини-
вания форштевнем не происходит. Порядок нахождения этих
углов следующий: при заданном а' по кривой II определяют Р',
затем по значению р' на кривой I находят ф. Так, например,
при ф = 30° заклинивание форштевнем не произойдет при
Р' 60° иа' > 18°. При ф = 20° эти значения углов соответст-
венно будут: Р' < 37° и а' > 27°.
Характер кривой ф = f (Р') показывает, что для каждого
значения коэффициента трения fCT существует определенное
значение угла наклона форштевня, при уменьшении которого
ледокол будет заклиниваться вне зависимости от углов наклона
шпангоута и ватерлинии в районе форштевня.
150
На рис. 88, б приведен график функции ф = f (fCT) при зна-
чениях /ст от 0,2 до 0,8. График позволяет для имеющих место
на практике значений /ст = 0,2 -н 0,8, определять минималь-
ное значение угла ф, при котором ледокол при заклинивании
форштевнем сможет сойти со льда, не прибегая к работе гребных
винтов на задний ход. Например, в диапазоне fCT = 0,2 н- 0,8
минимальное значение угла ф равно 34°. Условие, что ледокол
сходит со льда с помощью работы гребных винтов на задний
ход, по аналогии со случаем заклинивания средней частью кор-
пуса может быть записано в виде (42). Однако, при проектиро-
вании формы обводов носовой ча-
сти корпуса ледокола, без ущерба
для других ледовых качеств всегда
можно подобрать такие значения
углов ф, а' и в', при которых са-
моторможение ледокола при сходе
со льда отсутствует.
Поскольку заклинивание ледо-
кола форштевнем происходит в ре-
зультате всплытия корпуса при на-
лезании на лед, то выбором соот-
ветствующей формы обводов при-
легающих к форштевню участков
бортов можно исключить вполза-
ние носа на ледяной покров. Одна-
Рис. 89. Условие незаклинива-
емости для средней части кор-
пуса
ко выполнение последнего условия
при углах ф, применяемых в прак-
тике ледоколостроения, привело бы
к форме обводов корпуса (острые
носовые ватерлинии и сравнительно небольшой развал шпан-
гоутов в районе форштевня), которая не отвечала бы своему
основному назначению — созданию вертикальных усилий, необ-
ходимых для разрушения льда.
Проанализируем влияние элементов формы обводов корпуса
ледокола на условие, при котором не происходит заклинивания
бортами. Это условие, представленное выражением (36), графи-
чески изображено на рис. 89 в виде зависимости а' = f (Р')«
Зона, расположенная ниже кривой, является зоной заклинива-
ния, а выше — зоной, в которой самоторможение корпуса от-
сутствует, т. е. обеспечивается самопроизвольный сход ледокола
со льда. Сопоставление значений углов а' и |3' существующих
ледоколов с соответствующими углами кривой, изображенной
на этом рисунке, показывает, что в большинстве случаев зона
заклинивания бортами простирается от миделя до 3—4-го тео-
ретического шпангоута.
Влияние формы обводов корпуса ледокола на условие закли-
нивания его бортами характеризуется тем, что с уменьшением
151
углов а' и и' вероятность заклинивания увеличивается. Умень-
шить вероятность заклинивания проектируемых ледоколов бор-
тами можно за счет уменьшения развала шпангоутов. Как видно
из рис. 89, при угле наклона шпангоутов на миделе, равном 90°
(вертикальный борт), заклинивание со всплытием этим районом
корпуса не произойдет.
Как было показано в § 9, уменьшение развала борта ледокола
благоприятно сказывается также на освобождении его от за-
клинивания с помощью гребных винтов, работающих на задний
ход, поскольку в этом случае протяженность зон заклинивания
бортами уменьшается (см. рис. 89). Таким образом, уменьшение
развала бортов ледокола, целесообразное с точки зрения спо-
собности ледокола не заклиниваться и освобождаться от закли-
нивания, находится в противоречии с требованиями, ледовой
ходкости, так как при этом уменьшаются вертикальные состав-
ляющие контактного давления, действующего на борта ледо-
кола.
Рассмотрим влияние формы обводов корпуса ледокола на
условия заклинивания без всплытия, которое, как указывалось
в § 9, наблюдается при работе ледоколов в битых льдах большой
сплоченности. При заклинивании без всплытия, как это видно
из выражения (38), связывающего коэффициент трения с эле-
ментами формы обводов корпуса судна, вероятность такого за-
клинивания увеличивается с уменьшением значений углов на-
клона ватерлинии и шпангоутов. Заклинивание без всплытия
на миделе (а' = 0) может иметь место вне зависимости от развала
борта в этом районе корпуса.
Сопоставление характера влияния формы обводов корпуса
ледокола на условия его заклинивания со всплытием и без всплы-
тия показывает, что требования, предъявляемые к форме обводов
корпуса совпадают для обоих случаев. Уменьшение развала борта
оказывается целесообразным как в отношении заклинивания
со всплытием, так и без него. Требования к созданию формы об-
водов корпуса, оптимальных по ледопроходимости и заклини-
ванию, противоречивы. Поэтому большое значение имеет изыска-
ние эффективных средств, предназначенных для освобождения
от заклинивания. Это тем более важно, так как у ледоколов зна-
чение тяги гребных винтов на заднем ходу оказывается недоста-
точным для схода судна со льда при всплытиях корпуса с изме-
нением осадки на АТ >0,1 л (см. § 9).
На основании приведенных результатов теоретических ис-
следований о влиянии формы обводов корпуса ледокола на ле-
довые качества, а также учитывая эксплуатацию судов этого
типа можно дать общие рекомендации по выбору параметров
формы ледокола в начальной стадии проектирования. Оконча-
тельный выбор элементов формы корпуса должен быть сделан
на основе модельных испытаний в ледовом бассейне после уста-
152
новления главных размерений проектируемого ледокола. Ис-
ходя из характера взаимодействия корпуса ледокола со льдом,
а также для удобства дальнейшего изложения будем различать
формы обводов: а) форштевня и прилегающих к нему участков
бортов; б) средней части корпуса и в) кормовой оконечности.
Форма обводов корпуса в районе форштевня характеризуется
углом его наклона к горизонтали <р, углом входа КВЛ а'Е и уг-
лами наклона шпангоутов р' на участке, прилегающем к фор-
штевню, до второго теоретического шпангоута.
Поскольку между углами <р, а'Е и Р' существует аналитиче-
ская связь, то выбор этих элементов формы нельзя производить
независимо друг от друга. Сначала целесообразно выбрать угол
входа КВЛ, который при заданном отношении L/В практически
определяет форму носовой ветви КВЛ. Более выпуклая ватер-
линия в этом районе обеспечивает ледоколу некоторое улучше-
ние способности разрушать лед, однако при этом удлиненная
цилиндрическая вставка приводит к увеличению вероятности
заклинивания средней частью корпуса и к ухудшению ледопро-
ходимости в битых льдах. Поэтому сильно выпуклую форму
КВЛ для проектируемых ледоколов рекомендовать нельзя; она
должна быть близкой к прямой, т. е. умеренно выпуклой. Для
ледоколов всех классов угол входа КВЛ должен находиться
в пределах 24—30°. При таких значениях углов а’Е в рассматри-
ваемом районе корпуса обеспечиваются необходимые ледовые
качества в отношении ледовой ходкости, прочности и заклини-
вания. Значение а'Е > 30° приводит к ухудшению «закалывае-
мости» носа в ледяной покров, что является немаловажным ка-
чеством для ледоколов, предназначенных для прокладки канала
и проводки судов.
Для мощных и средних ледоколов угол наклона шпангоутов
на участке 0—2-го теоретических шпангоутов можно принимать
примерно равным 45°. Для вспомогательных ледоколов в районе
форштевня допускают несколько большие значения углов р'
по сравнению с углами мощных ледоколов. Указанные значения
углов обеспечивают хорошие ледокольные качества обводов в
этом районе и не противоречат условию притапливания секто-
ров льда, которые обламываются непосредственно у форштевня.
Выбору угла наклона форштевня <р должно быть уделено осо-
бое внимание. Уменьшение его допустимо в определенных пре-
делах, поскольку это может привести к заклиниванию носа ле-
докола во льдах. Поэтому при выборе угла наклона форштевня
необходимо в первую очередь удовлетворить условию (37), при
котором обеспечивается самопроизвольный сход носа судна со
льда.
Значительное уменьшение угла <р ухудшает ледовую ходкость
судна в битых льдах, так как при меньших <р возрастает коли-
153
чество буксируемых льдин впереди носа. В этом случае увели-
чивается число попаданий льдин под корпус к гребным винтам.
Угол наклона форштевня к КВЛ у мощных и средних ледоколов
должен находиться в пределах 25—30°. Такие значения угла ср
при рекомендованных выше значениях углов а' и (3' позволяют
устранить заклинивание ледокола форштевнем и обеспечить
ледоколу достаточно высокую ледовую ходкость*
Форштевень ледокола может быть выполнен с постоянным
или переменным углом наклона. Вогнутая форма форштевня
приводит к большей полноте носовых ветвей ватерлиний, что
упрощает технологию изготовления форштевня и обеспечивает
сохранение хороших ледовых качеств носа в большом диапазоне
изменения посадки.
Рис. 90. Очертания форштевней ледоколов
/ — Москвсг, II — Сибирь; III — Уинд, IV — предлагаемый вариант; V — новый
ледокол США
Учитывая сказанное, целесообразно для мощных и средних
ледоколов без носовых винтов рекомендовать вогнутую форму
форштевня со следующими значениями угла наклона по высоте
(рис. 90): 30° — в районе КВЛ на высоте ледового пояса, что
обеспечивает удовлетворительные условия работы носа ледокола
в битых льдах, когда отсутствует дифферент; ниже ледового
пояса примерно 25° с плавным переходом в носовой ограничитель,
который препятствует значительному вползанию ледокола на
лед и попаданию больших льдин под днище. Такая геометрия
форштевня во время работы ледокола в тяжелых сплошных
льдах при значительных дифферентах позволяет сохранить хо-
рошие ледокольные качества и обеспечивает незаклиниваемость
носа при значениях fci 0,5 (см. рис. 88, б).
Угол наклона форштевня ф = 15°, который предлагают аме-
риканские специалисты, увеличивает эффективность ломки льда.
В этом случае форштевень будет заклиниваться при /ст < 0,3,
и сход ледокола со льда возможен лишь при работе механической
установки на полную мощность на задний ход. При ф = 15°
ухудшаются устойчивость на курсе, закаливаемость в лед, а
также ледовая ходкость в битых льдах.
154
Выбирая высоту носового ограничителя, которым заканчи-
вается форштевень в своей нижней части, следует иметь в виду,
что при работе ледокола в сплошных льдах ограничитель не дол-
жен входить в контакт со льдом при углах дифферента боль-
ших 3°.
В последнее время высказывается мнение, что характер раз-
рушения льда форштевнем во многом зависит от ширины его пе-
редней грани. Предполагают, что должны существовать такие
размеры этой грани, при которых вместо «прорезания» льда бу-
дет иметь место разрушение изгибом. Модельные испытания по-
зволили сделать заключение, что размеры передней грани фор-
штевня практически мало сказываются на величине ледового
сопротивления. Ширина передней грани влияет лишь на длину
зоны «прорезания», но не меняет характер разрушения льда. При
движении ледокола в битых льдах уширенная передняя грань
форштевня способствует буксированию льдин носом. Поэтому
на ледоколах форма поперечного сечения форштевня в районе
КВЛ должна быть треугольной или трапециевидной с вогнутой
передней гранью для улучшения закалываемости (см. рис. 111,6).
У ледоколов с носовыми винтами к обводам в районе фор-
штевня предъявляют дополнительные требования, связанные
с защитой винта от повреждений и с повышением эффективности
омывания корпуса струями воды.
• При проектировании формы обводов корпуса ледокола, в пе-
реходном районе между форштевнем и средней частью корпуса
предпочтение следует отдавать требованиям, связанным с ледо-
вой ходкостью и ледовой прочностью, как главными качествами,
отвечающими назначению судна.
В отношении ледовой ходкости определяющим участком но-
сового переходного района следует считать участок корпуса
на 4—5-м теоретических шпангоутах, где при движении во льдах
предельной толщины происходит облом и притапливание секто-
ров второго ряда. При заданных значениях углов ф, а'в и |3'
в районе форштевня, широко варьировать формой обводов кор-
пуса в переходном районе не представляется возможным. Для
этой цели может быть использован лишь угол наклона шпан-
гоута (3', при назначении которого надо исходить из требований
обеспечения притапливания льда, так как эти требования яв-
ляются более жесткими, чем требования, связанные с разруше-
нием льда. Обеспечить условие притапливания льда в этом районе
при статическом налезании корпуса на лед практически невоз-
можно (в этом случае (3' << 50°). Поэтому целесообразно выпол-
нить условие притапливания для случая непрерывного движе-
ния, для чего значение (3' на 4—5-м теоретических шпангоутах
следует принимать не более 60°.
При выборе угла наклона борта в средней части корпуса,
в районе, прилегающем к миделю, в первую очередь необходимо
155
обеспечить требования, которые предъявляет к форме обводов
ледовая прочность. Угол наклона борта в районе КВЛ на ми-
деле, равный 73°, следует рассматривать как минимальное зна-
чение развала борта ледокола, обеспечивающее выжимание кор-
пуса при сжатии. Иными словами, развал борта в средней части
корпуса для мощных и средних ледоколов, которые попадают
в ледовые сжатия, должен быть не менее 17°. Следует отметить,
что у большинства существующих ледоколов развал борта на
миделе близок к 20°, за исключением канадских ледоколов, у ко-
торых этот угол равен 5—10е.
Рис. 91. Форма шпангоутов ледокола: а — трапецеидальная; б — округ-
лая
Необходимо иметь также в виду, что увеличение развала бор-
тов в районе КВЛ приводит к значительному смещению центра
величины в корму, что затрудняет дифферентовку. Обеспечение
необходимой посадки ледокола при сохранении сравнительно
большого развала бортов в районе КВЛ могло бы быть сделано
за счет более полных обводов в подводной части корпуса, ниже
ледового пояса. Однако испытания моделей в ледовом бассейне
показали, что даже небольшая булеватость на шпангоутах в под-
водной части корпуса приводит к заметному увеличению ледо-
вого сопротивления и поэтому не может быть рекомендована для
проектируемых ледоколов.
В настоящее время в практике ледоколостроения применяют
трапецеидальную и округлую форму шпангоутов в подводной
части корпуса (рис. 91). Для трапецеидальной формы характерны
плоские борта и днище, а для округлой — выпуклые. Различие
рассматриваемых форм шпангоутов, по-видимому, мало сказы-
вается на основных ледовых качествах судна — на ледовой ход-
кости и ледовой прочности. Речь может идти о рациональности
той или иной формы из условий размещения, технологии по-
стройки, а также качки при плавании ледоколов на чистой воде.
156
Трапецеидальная форма шпангоутов, как показали модель-
ные испытания, позволяет получать канал за моделью, в мень-
шей степени заполненным битым льдом, чем при округлой форме.
Основной недостаток трапецеидальной формы шпангоутов —
плотное прилегание льдин к корпусу в районе плоских участков
бортов, что может привести к буксированию их и, следовательно,
к замедлению движения судна. Учитывая сказанное, можно до-
пускать для ледоколов шпангоуты слегка выпуклой формы. Надо
иметь в виду, что при значительном развале бортов увеличение
выпуклости шпангоутов может привести к ложкообразной форме
носа, которая, как показывает практика, неприемлема для мор-
ских ледоколов [5]. В ряде стран, в частности в Канаде, отдают
предпочтение выпуклой форме шпангоутов с меньшим, чем в оте-
чественном ледоколостроении, развалом бортов.
В практике использовались наделки специальной формы с
целью разрушения ледяного покрова приложением давления
снизу вверх. На рис. 92, а представлен чертеж наделки
«ледолом», спроектированной в СССР для речного ледокольного
буксира Иван Возов, имеющего мощность энергетической уста-
новки 600 л, с. Для такой формы обводов корпуса характерным
является наклон шпангоутов в сторону ДП и тупой угол между
образующей форштевня и горизонтальной плоскостью. Обору-
дованию судна наделкой «ледолом» предшествовали модельные
испытания, которые показали, что для ледовой ходкости новый
способ разрушения льда не имеет преимуществ. Натурные ис-
пытания буксира Иван Вазов, проведенные в 1952 г., в целом
подтвердили этот вывод.
Позднее в Канаде было предложено ледокольное устройство
«плуг» [36]. Форма «плуга» фактически повторяет наделку «ле-
долом» (рис. 92, б). По-видимому, форма обводов корпуса носо-
вой оконечности, при которой разрушение ледяного покрова
происходит давлением снизу вверх, не может быть использована
на больших морских ледоколах, так как она не дает преимуществ
перед обычной ледокольной формой в отношении ледовой ход-
кости, ледовой прочности и маневренности во льдах, хотя по-
ложительный эффект по очистке канала от битого льда может
иметь место.
Форма обводов кормовой оконечности ледокола должна об-
ладать достаточно высокими ледокольными и ледораздвигаю-
щими качествами. Ледоколы должны работать на заднем ходу
так же успешно, как и на переднем. Этим требованиям в наиболь-
шей степени удовлетворяет крейсерская корма, которая позво-
ляет придать кормовым обводам очертания носовых обводов (по-
логие батоксы, выпуклые ватерлинии, разваленные шпангоуты).
Кроме требований ледовой ходкости, форма обводов корпуса
кормовой оконечности должна обеспечивать защиту винтов от
ледовых повреждений на переднем и задних ходах, а также при
157
навалах на кромку поля и отдельные льдины во время маневри-
рования.
Анализ повреждений гребных винтов ледоколов показывает,
что наибольшее число поломок приходится на бортовые винты.
Поэтому при проектировании кормовых обводов ледокола ос-
новное внимание должно быть уделено защите бортовых винтов.
Требования, обеспечивающие защиту бортовых винтов кормо-
выми обводами на переднем ходу и при навалах на лед при ма-
неврировании,— противоречивы. Так, полные ватерлинии в
корме способствуют защите винтов от навалов, но не защищают
их на переднем ходу, поскольку притопленные носовой частью
льдины будут всплывать в непосредственной близости от винтов.
Вероятность соударения винта со льдом в этом случае увеличи-
158
вается. Учитывая, что крупные льдины, которые могут привести
к повреждению винтов ледокола на переднем ходу, попадают
под корпус, при проектировании обводов кормы в первую оче-
редь необходимо обеспечить защиту бортовых гребных винтов
ледокола при навале. При этом полнота кормовой ветви КВЛ
должна быть такой, чтобы проекция ее в плане как минимум пе-
рекрывала бортовые винты. Оптимального «перекрытия» КВЛ
кромок лопастей бортовых винтов (рис. 93) не существует;
чем больше величина «перекрытия», тем лучше защищен винт.
В отечественной практике большое внимание уделяется также
заглублению бортовых винтов ледокола 63, которое составляет
(0,7-ь 0,9) DB (Z)B — диаметр винта). Можно считать, что при
63>йпр (^пр—предельная тол-
щина льда) обеспечивается
требуемая защита бортовых
винтов от льда, проходящего
над ними.
На заднем ходу при дви-
жении в торосистых тяжелых
или в битых льдах большой
сплоченности отдельные боль-
шие льдины притапливаются
кормовыми обводами и попа-
дают в винты. При работе
в таких условиях обводы кор-
мовой оконечности не могут Рис. 93. Расположение кормовых
полностью обеспечить защиту винтов ледокола
гребных винтов от ледовых
повреждений, хотя частичная защита руля и среднего винта
достигается установкой в ДП объемного выступа — «ледового
зуба» (см. рис. 142, § 31), который должен плавно переходить
в ахтерштевень. При непрерывном движении ледокола задним
ходом в сплошных ровных льдах опасность повреждения борто-
вых винтов не больше, чем на переднем ходу, поскольку в винты
попадают сравнительно небольшие куски битого льда.
Известно, что на защищенность бортовых винтов большое
влияние оказывает зазор 60 между лопастями винта и обшивкой
корпуса (см. рис. 93). Модельные испытания показали, что сте-
пень защищенности гребных винтов на переднем ходу возрастает
с увеличением этого зазора. При выборе 60 можно исходить из
непрерывного движения ледокола в сплошных льдах, назначая
величину зазора в виде доли от предельной толщины прео-
долеваемого льда. Зазор должен быть близким к предельной
толщине льда. В этом случае падение числа оборотов гребного
винта при взаимодействии его со льдом будет несущественным.
Рекомендуются следующие значения 60; для мощных ледоколов—
1000 мм, средних — 750 мм и для вспомогательных — 500 мм.
159
Надводная часть кормовой оконечности ледокола должна
быть достаточно полной. Это необходимо для обеспечения про-
дольной и поперечной остойчивости при налезании носа ледокола
на лед при работе его набегами. Кроме того, полные надводные
кормовые образования позволяют более надежно защитить бор-
товые винты от повреждений во время столкновений при букси-
ровках и околке судов.
В последнее время большое внимание уделяют созданию
специальной защиты гребных винтов ледоколов в виде ледоот-
водящих плоскостей и выступов, которые устанавливают в районе
движителей. Такие устройства широко применяются на ледо-
кольных буксирах и транспортных судах ледового плавания.
Поиски средств, предназначенных для увеличения чистоты
канала за ледоколом, привели в частности к применению наса-
док Корта, развернутых относительно ДП на постоянный угол1.
В СССР такие насадки будут испытаны на одном из вспомо-
гательных ледоколов.
Остановимся в общих чертах на выборе коэффициентов тео-
ретического чертежа 6, а и р. Всякое изменение элементов формы
главных размерений проектируемого ледокола в той или иной
мере отражается на коэффициентах теоретического чертежа.
Поэтому при выборе этих коэффициентов необходимо учитывать
прежде всего углы наклона КВЛ и шпангоутов, т. е. элементов
формы, влияние которых на ледовые качества наиболее полно
изучено.
Увеличение развала бортов и угла наклона форштевня к го-
ризонтали приводит к сравнительно острым образованиям но-
совой оконечности с довольно низкими значениями коэффициента
общей полноты, которые для существующих отечественных ле-
доколов находятся в пределах от 0,45 до 0,54 (табл. 14). Из этой
таблицы также видно, что значения 6 изменяются в зависимости
от класса ледоколов. В пределах одного класса желательно при-
нимать возможно меньшие значения 6. Предельные значения
этого коэффициента для ледоколов разных классов следующие:
мощные ледоколы — 0,54, средние — 0,5 и вспомогательные —
0,47.
Коэффициент полноты КВЛ а зависит от других коэффици-
ентов теоретического чертежа (коэффициентов общей полноты,
полноты мидель-шпангоута), а также от угла входа КВЛ и угла
наклона шпангоутов. Влияние коэффициента полноты носовой
ветви КВЛ ан на ледовую ходкость выражается в том, что с его
ростом ледокольные и ледораздвигающие способности судна
уменьшаются. В то же время, как было показано в § 15, с увели-
чением угла входа КВЛ, т. е. с ростом этого коэффициента, уве-
личивается показатель ледовой ходкости — вертикальная со-
1 Авторское свидетельство № 285 523.
160
Таблица 14
Коэффициенты теоретического чертежа ледоколов
Ледоколы	6	а	
Москва	0,511	0,750	0,853
Сибирь	0,515	0,716	0,844
Красин	0,545	0,730	0,885
Капитан Белоусов	0,482	0,701	0,817
Василий Прончищев	0,446	0,688	0,780
Уинд	0,470	0,724	0,752
Г лэсье	0,510	—	—
Д' Ибервилль	0,580	—	0,840
Лабрадор	0,470	0,730	0,734
Дж. А. Мак-Дональд	0,550	—	—
Луи С. Сан-Лоран	0,590	—	—
Войма	0,485	0,701	0,817
Карху	0,483	—	—
Оден	0,489	0,706	0,807
Тор	0,500	—	—
Фудзи	0,535	—	•—
ставляющая контактного давления корпуса на лед в районе фор-
штевня. Модельные испытания показали, что даже существен-
ное увеличение ан мало сказывается на величине сопротивления
сплошного льда движению модели. В табл. 14 приведены зна-
чения коэффициентов полноты КВЛ, которыми можно поль-
зоваться при проектировании ледоколов. За средние значения
этих коэффициентов можно принимать следующие: мощные ле-
доколы— 0,75, средние — 0,71 и вспомогательные—0,68.
Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута р влия-
ния на ледокольную способность судна не оказывает. Условие
размещения механической установки в средней части корпуса
ледокола во многом предопределяет выбор этого коэффициента.
У мощных и средних ледоколов значение р может доходить до
0,85 и более (см. табл. 14). Как правило, положение центра ве-
личины (ЦВ) по длине ледокола оказывается сдвинутым в корму
от миделя, если наиболее широкое сечение располагается на
середине длины корпуса. В каждом конкретном случае при вы-
боре абсциссы центра величины приходится считаться не только
с ледовыми качествами проектируемого судна, но также с тре-
бованиями дифферентовки. По условиям дифферентовки можно
допустить смещение наиболее полного сечения в нос от миделя
на расстояние до 10% от длины судна. Это не должно сказаться
отрицательно на основных ледовых качествах судна — на ле-
довой ходкости и ледовой прочности. В то же время при этом
можно ожидать улучшения защищенности винтов от действия
льда, а также уменьшения вероятности заклинивания ледокола
средней частью корпуса.
161
ГЛАВА V
АРХИТЕКТУРА
И ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ
§ 16
Архитектурно-
конструктивный тип
Основными элементами, опре-
деляющими архитектурно-конструктивный тип ледокола, яв-
ляются: надводный борт, число палуб, число главных попереч-
ных водонепроницаемых переборок, число винтов, расположе-
ние энергетической установки, размеры и архитектура надстроек»
дымовых труб, мачт и устройств (вертолетного, грузового, бук-
сирного и др.), расположенных на верхней палубе.
Современные ледоколы не отличаются разнообразием архи-
тектурно-конструктивных типов, и всем им присущ ряд основ-
ных признаков. Современные ледоколы имеют избыточный над-
водный борт и 2—3 палубы (табл. 15). Продольные переборки
(на большинстве ледоколов, кроме некоторых канадских) обра-
зуют в районе машинных отделений двойной борт. Ледоколы —
многовинтовые суда с числом винтов от двух до четырех; их
энергетическая установка расположена в средней части корпуса
и занимает от 40 до 70% всей длины корпуса.
Надводную часть корпуса выполняют либо гладкопалубной
со значительной седловатостью (рис. 94), либо с баком, прости-
рающимся на 37—75% длины судна (рис. 95). Рубки располагают
в средней части судна; они сильно развиты: при высоте в 3—4
яруса рубки достигают в длину 40—75% от L. Как правило,
ледоколы имеют одну дымовую трубу (атомоход Ленин трубы
не имеет) и одну или две мачты. Все мощные и некоторые сред-
ние ледоколы имеют взлетно-посадочную площадку и ангар для
вертолета, расположенные в корме, а также буксирную лебедку
и вырез для буксировки судов вплотную.
Величина надводного борта ледокола должна быть доста-
точной для того, чтобы обеспечить требуемую общую и местную
162
Таблица 15
Элементы ледоколов, характеризующие их архитектурно-конструктивный
тип
	ю	[тельная бака	[тельная машинных ЛИЙ	к та X ч а) та f- х х	X о к Ох £
Класс	Название ледокола	ч та е	ж о та	о « g	X ° та ,а ОХо я х Я	Н *	« h 2
	о ч		ОЙо	Н n L? О кс о	|& 5
	X		—		Ч ИГ	° -От	Я
	У		% от L		X У
Мощный Москва	3	40	50	45	3	2
Луи С. Сан-Лоран	2	77	57	72	4	2
Дж. А. Мак-Дональд	3	Нет	бака 40	60	4	2
Г лзсье	3	60	41	60	3	1
Средний	Фу ди.	3	47		40	3	3
Д' Ибервилль	2	Нет	бака 50	67	3	1
Уинд	3	»	» 43	63	3	1
Лабрадор	3	»	» 43	71	3	1
Мзккинау	3	»	» 50	63	3	1
Войма	2	40	53	40	3	2
Оден	2	42	57	45	3	2
Тор ..	2	47	54	51	4	2
Данбьерн	2	36	57	43	4	2
Капитан Белоусов	2	40	54	40	3	2
Вспомога- Василий Прончищев	2	37	69	40	3	2
тельиый Карху	2	42	51	45	3	2
Ганзе	2	42	50	42	4	2
Перкун	2	Нет	бака 41	45	3	2
Хенераль Сан-Мартин	2	70	56	36	3	1
Монткальм	1	13	30	45	3	1
Сэр Хэмфри Джильберт	1	13	30	45	3	1
прочность, хорошие мореходные качества на волнении, не до-
пустить попадания льда на палубу при ледовом сжатии, погру-
жения кормы в воду при вползании на лед и т. п. Для обеспече-
ния хорошей всхожести на волну и незаливаемости палубы верх-
нюю палубу в носу выполняют со значительной седловатостью
(если нет бака). Средние и мощные ледоколы строят чаще гладко-
палубными, а вспомогательные ледоколы — с баком. Бак вы-
годен для размещения экипажа и дает экономию в весе и стои-
мости, но эти ледоколы по сравнению с гладкопалубными усту-
пают им в непотопляемости и мореходности.
Сильно развитая надстройка и короткий корпус затрудняют
придание ледоколу хорошего архитектурного вида. Однако в
каждом случае можно улучшить внешний вид удачной формой
таких деталей, как козырьки фальшборта, стойки, дымовая
163
Рис. 94. Атомоход Ленин
Рис. 95. Ледокол типа Василий Прончищев
164
труба, мачты и т. п. Например, фок-мачту, несущую многочис-
ленные антенны, пост управления, осветительные и сигнальные
средства можно оформить в виде треноги. Силуэт судна должен
быть уравновешенным, не загроможденным отдельно стоящими
деталями. Следует уделять внимание не только боковому виду
ледокола и виду спереди, но и виду с кормы. Это особо важно
для коротких, широких судов с высокой надстройкой, к числу
которых относятся ледоколы.
Примером хорошего архитектурного оформления могут слу-
жить новые ледоколы, спроектированные фирмой «Вяртсиля-кон-
сернен», и японский ледокол Фудзи, на котором оригинально
решены вопросы расположения и конструкции мачт, антенн,
спасательных и грузовых средств.
§ И
Общее расположение
Общая компоновка помещений
внутри корпуса ледокола зависит в основном от расположения
энергетической установки, которое определяется уже на самых
начальных стадиях проектирования.
Дизель-электрические энергетические установки, принятые
на большинстве современных ледоколов, предоставляют боль-
шую возможность выбора различных вариантов компоновки,
так как состоят из сравнительно большого числа компактных
агрегатов.
На ледоколах с носовыми винтами при мощности дизель-
электрической установки 12 000 — 13 000 л. с. все основные
агрегаты (гребные электродвигатели, главные и вспомогатель-
ные дизель-генераторы) размещаются, как правило, в один ярус
на двойном дне и занимают практически всю длину корпуса от
носа до кормы. Положение и размеры отделений для гребных
электродвигателей полностью определяются расположением
гребных винтов и габаритами двигателей. Стремление не удли-
нять валопровод и не занимать среднюю, наиболее широкую
часть корпуса, заставляет помещать электромоторные отделения
как можно ближе к оконечностям. Кормовые и носовые гребные
электродвигатели размещают соответственно в носовом и кормо-
вом отделениях. Там же устанавливают соответствующие упор-
ные подшипники. Дизель-генераторные отделения занимают
всю среднюю часть корпуса между электромоторными отделе-
ниями.
На ледоколах с двумя носовыми и двумя кормовыми винтами
установилась практика располагать главные и вспомогательные
дизель-генераторы в общих машинных отделениях. На рис. 96, в,
г приведены примеры размещения основных агрегатов энергети-
ческой установки, состоящей из 6 главных и 4 вспомогательных
165
дизель-генераторов суммарной мощностью от 7500 до 10 800 л. с.,
на четырехвинтовых ледоколах: Капитан Белоусов, Войма,
Ганзе, Оден, Данбьёрн, а на рис. 96, а, б — установки, состоящей
из 4 главных и 4 вспомогательных дизель-генераторов общей
мощностью 12 000 л. с. ледокола Тор и 7500 л. с.— ледокола
Рис. 96. Схемы размещения дизель-электрических установок ледоколов
с двумя винтами в носу: а — Тор; б — Карху; в — Данбьёрн; г — Капи-
тан Белоусов, Войма, Оден, Ганзе; с одним винтом в носу н двумя винтами
в корме: д — Василий Прончищев; е — Туле
1 — главный дизель-генератор; 2 — вспомогательный дизель-генератор; 3 — гребной
электродвигатель; 4 — упорный подшипник
Карху. На всех перечисленных ледоколах (кроме ледокола
Карху) дизель-генераторы расположены в двух смежных машин-
ных отделениях. На ледоколе Карху все механизмы установлены
в общем машинном отделении, что создает удобства для их об-
служивания, но ухудшает живучесть энергетической установки
и непотопляемость судна. Поэтому такое расположение допу-
стимо только на вспомогательных ледоколах с ограниченным
районом плавания.
166
На вспомогательных ледоколах, оборудованных двумя кор-
мовыми и одним носовым винтами, практикуется раздельное
размещение главных и вспомогательных дизель-генераторов,
в двух смежных машинных отделениях. На рис. 96, д и е при-
ведены схемы размещения энергетических установок ледокола
Василий Прончищев, суммарная мощность энергетической уста-
новки которого 5400 л, с., и Туле (4500 л. с.), состоящих из 3 глав-
ных и 3 вспомогательных дизель-генераторов. Такое расположе-
ние, обеспечивая требования в отношении непотопляемости
судна, ухудшает живучесть установки. Однако в данном случае
совместная установка главных и вспомогательных дизель-гене-
раторов в двух машинных отделениях привела бы к значитель-
ному увеличению длины машинных отделений и, следовательно,
длины судна в целом, что недопустимо для вспомогательного ле-
докола.
На ледоколах с двумя кормовыми винтами в целях повыше-
ния живучести установки правый и левый гребные электродви-
гатели иногда размещают в отдельных помещениях, разделен-
ных продольной переборкой (рис. 97, а, б, г). Дизель-генератор-
ные отделения на двухвинтовых ледоколах располагают в нос
от помещений гребных электродвигателей. На ледоколах Фудзи
и Хенераль Сан-Мартин установка состоит из 4 главных и 3—4
вспомогательных дизель-генераторов, установленных в двух
машинных отделениях. Особенностью ледоколов с мощными
энергетическими установками без носовых винтов является рас-
положение вспомогательных дизель-генераторов в отдельном
помещении, вынесенном на платформу или нижнюю палубу.
Это делает энергетическую установку более компактной и по-
зволяет сократить ее общую длину. Такое размещение принято
на ледоколах типа Уинд, Глэсье. На ледоколе Уинд установка
включает 6 главных дизель-генераторов, развивающих суммар-
ную мощность 10 тыс. л. с., а на ледоколе Глэсье— 10 главных
дизель-генераторов общей мощностью 21 тыс. л. с.
Так же устанавливают дизель-генераторы на ледоколах с
тремя винтами в корме. При этом стремятся расположить отде-
ления гребных электродвигателей вблизи соответствующих греб-
ных винтов. Это определяет размещение среднего и бортовых
электродвигателей в разных моторных отделениях: среднего —
в корме, а бортовых — ближе к носу. На рис. 97, д, е приведена
схема энергетической установки ледокола Москва, состоящая из
8 главных дизель-генераторов, позволяющих развивать суммар-
ную мощность на гребных валах 22 тыс. л. с., и установки ледо-
кола Дж. А. Мак-Дональд, которая при мощности на валах
15 тыс. л. с. включает 9 дизель-генераторов. На канадских ле-
доколах практикуется совместное расположение гребных элек-
тродвигателей и главных дизель-генераторов, что позволяет
достичь некоторого сокращения суммарной длины помещений
167
энергетической установки, облегчает ее обслуживание. К недо-
статкам подобной компоновки относится увеличение размеров
каждого машинного отделения, увеличение длины валопроводов.
Опыт показывает, что прогресс ледоколостроения сопровож-
дается увеличением мощности энергетических установок ледоко-
Рис. 97. Схемы размещения дизель-электрических установок двухвинто-
вых ледоколов: а — Уинд; б — Глэсье; в — Фудзи; г — Хенераль Сан-
Мартин; трехвинтовых ледоколов: д — Москва; е — Джон А. Мак-
Дональд
1 — главный дизель-генератор; 2 — вспомогательный дизель-генератор; 3 — гребиой
электродвигатель; 4 — упорный подшипник
лов. При этом компактность размещения установки приобретает
все большее значение.
На рис. 98 приведена схема расположения механизмов и аг-
регатов энергетической установки ледокола типа Василий Прон-
чищев. Расположение механизмов на турбоэлектрических ледо-
колах рассмотрим на примерах двух самых мощных существую-
щих ледоколов: атомохода Ленин мощностью на валах 39 тыс. л. с.
и Луи С. Сан-Лоран мощностью 24 тыс. л. с., оборудованного
паросиловой установкой с турбоэлектрическим приводом. Ком-
168
поновка помещений, занимаемых агрегатами турбоэлектриче-
ских паросиловых и дизель-электрических установок, сущест-
венно отличается. Отличие не касается лишь расположения
отделений гребных электродвигателей, которые компонуются
по принципам, изложенным выше. Характерным для обоих тур-
боэлектроходов является размещение энергетического оборудо-
вания в несколько ярусов. На ледоколе Луи С. Сан-Лоран
(рис. 99) под котлами находится отделение вспомогательных ме-
ханизмов, обслуживающих креновую систему, подруливающее
устройство, а под отделением главных турбогенераторов распо-
ложено отделение главных конденсаторов, питательных насосов
и др.
На ледоколе Ленин принцип многоярусного расположения
агрегатов еще более развит (рис. 100). В носовой группе меха-
низмов ярусами размещены: отделение главных турбогенерато-
ров с конденсаторами, расположенными под ними на платформе,
отделение вспомогательных механизмов и носовая электростан-
ция. В кормовой группе механизмы расположены в два яруса:
отделение главных турбогенераторов, отделение вспомогатель-
ных механизмов и отделение бортовых гребных электродвигате-
лей; кормовое отделение судовой электростанции находится на
платформе над валоприводами. Многоярусное расположение ме-
ханизмов на атомоходе позволило сократить длину машинных
отделений, а также улучшило условия работы основных насосов
за счет подпора, создаваемого во всасывающих патрубках.
Общая длина машинных отделений ледокола Луи С. Сан-
Лоран составляет около 58% от всей длины корпуса, а ледокола
Ленин — М%. Таким образом, по компактности турбоэлектри-
ческая установка на ядерном горючем является более вы-
годной.
Кроме отделений основных механизмов, энергетическая уста-
новка занимает ряд других помещений: центральный пост ма-
неврирования, машинные шахты, агрегатные, механическую и
электротехническую мастерские и т. п.
Центральный пост маневрирования наиболее рационально
располагать в средней части судна, с тем чтобы укоротить ком-
муникации, кабели и облегчить непосредственный контроль за
работой агрегатов установки. Размеры дымоходов и машинных
шахт в местах их прохождения через жилые помещения должны
быть сведены до минимума. Большие световые люки на новых ле-
доколах не делают, так как при современных системах вентиля-
ции и освещения они приносят мало пользы. В то же время на
новых ледоколах желательно предусмотреть возможность про-
изводить агрегатный ремонт двигателей. Это может быть достиг-
нуто созданием машинных шахт с большими дверями, либо лю-
ков, съемных листов или бортовых портов соответствующих раз-
меров.
169
170

Рис, 98. Схема расположе-
ния энергетической уста-
новки ледокола типа Васи-
лий Прончищев: а — отделе-
ние носового гребного эле-
ктродвигателя; б — отделе-
ние вспомогательных меха-
низмов; в — отделение глав-
ных дизель-генераторов; г—
отделение кормовых греб-
ных электродвигателей
1 — ручной маслоперекачиваю-
щий насос; 2 — гребной электро-
двигатель; 3 — валоповоротное
устройство; 4 — упорный под-
шипник; 5 — электронасос холо-
дильной установки; 6 — сточная
масляная цистерна; 7 — охла-
дитель конденсата; 8 -- сборная
цистерна для конденсата; 9—
электронасос забортной воды;
10 — электронасос для перекач-
ки конденсата; И — электрона-
сос для лафетных стволов; /2 —
конторка подвесная; 13 - - бачок
для замера расхода топлива;
14 — баллоны пускового воз-
духа; 15 — иасос забортной во-
ды; 16 — топливоперекачиваю-
щий насос; 17 — подогреватель
масла; 18 — подогреватель то-
плива; 19 — сепаратор топлива;
20 — воздухонагреватель; 21 —
вспомогательный дизель-генера-
тор; 22 — перекачивающий эле-
ктронасос котельного топлива;
23 — дежурный насос котель-
ного топлива; 24 — ручной топ-
ливный иасос; 25 — осушитель-
ный иасос; 26 — сепаратор трюм-
ных вод; 27 — ручная цистерна
дизельного масла; 28 — воздухо-
нагреватель; 29 — ручной масло-
перекачивающий насос; 30 —
маслоперекачнвающий электро-
насос; 31 — станция управления
насосом; 32 — дифферентный
насос; 33, 34 — электриче-
ские распределительные щиты;
35 — воздухоохладители ге-
нераторов; 36 креповый на-
сос; 37 — ящики сопротивлений;
38 — электронасосы воздухо-
охладителей генераторов; 39 —
главные дизель-генераторы;
40 — электронасос для заполне-
ния расходных топливных ци-
стерн; 41 — фильтр грубой очи-
стки масла; 42 — охладитель
пресной воды главных двигате-
лей; 43 — фильтр тонкой очистки
масла; 44— воздухонагреватель;
45— маслоохладитель; -^‘-анти-
шумовая кабина; 47 — насос
фильтра топливной очистки;
48 — баллоны пускового воздуха;
49 — осушительный электрона-
сос; 50 — диффереитиый насос;
51 — электронасос пресной воды;
52 — электронасосы забортной
воды
171
Подпалубные объемы основного'корпуса, не занятые энерге-
тической установкой, отводят в основном под хранение судовых
запасов (топливо, смазочное масло, пресная вода), водяного
6)
Рис. 99. Схема расположения энергетической установки ледокола Луи
С. Сан-Лоран: а — отделение гребных электродвигателей; б — отделение
турбогенераторов; в — котельное отделение
1 — гребные винты; 2 — гребной вал; 3 — опорный подшипник; 4 — тормоз вала;
5 -- валоповоротка; 6 — упорный подшипник; 7 — гребной электродвигатель; 8 —
главный турбогенератор; 9 — редуктор; 10 -- главная турбина; 11 — топливная ци-
стерна; 12 — шахта отделения турбогенераторов; 13 — главный котел; 14 — котель-
ный экономайзер; 15 — воздухоохладитель; 16 — гирокомпасиая
балласта, запасов провизии, а также под различные хозяйст-
венно-бытовые и служебные помещения: грузовые трюмы, цеп-
ные ящики, румпельное отделение, камбуз, прачечную, баню,
душевые, лазарет и т. п.
172
По сравнению с обычными транспортными судами ледокол
имеет значительно большие судовые запасы, что обусловлено
большой мощностью его энергетической установки, высокой
автономностью и дальностью плавания. Пиковые отсеки всегда
отводят под балластные дифферентные цистерны, объем которых
назначают согласно требованиям § 27. В районе расположения
машинных отделений в отсеках двойного борта предусматривают
цистерны для крен-бал ласта. Объем креновых цистерн прини-
мается на основании требований, изложенных в § 27, а их рас-
положение должно отвечать условию обеспечения наибольшего
кренящего момента. Поэтому креповые цистерны выгодно рас-
Рис. 100. Схема размещения энергетической установки атомохода Ленин
I — турбогенераторное отделение; II — электростанция; III — главные конденса-
торы; IV — реакторы; V — вспомогательные механизмы; VI — гребные электродви-
гатели
полагать у бортов в средней части корпуса. Запасы топлива и
смазочного масла, котельной и мытьевой воды на ледоколах
размещают в цистернах двойного дна и двойного борта. Пред-
ставление о размещении запасов дает рис. 101, где приведена
схема цистерн ледокола Мурманск.
Для расположения грузовых трюмов, которые имеют на ле-
доколах второстепенное значение, используют объемы внутри
корпуса. Носовой трюм находится впереди надстройки. Вблизи
него помещают провизионные кладовые. Кормовой трюм разме-
щают позади надстройки, либо в районе ее окончания (под вер-
толетной палубой). На некоторых ледоколах отсутствует либо
носовой трюм (например, Луи С. Сан-Лоран), либо кормовой
(Василий Прончищев).
Опыт эксплуатации отечественных ледоколов показал, что
их трюмы используются по прямому назначению (для перевозки
груза) лишь эпизодически. Целесообразно поэтому, например,
на мощных ледоколах в помещении носового трюма оборудовать
спортивный зал для экипажа или кинозал; кормовой трюм, рас-
173
положенный под вертолетной палубой, может служить также
ангаром для вертолета, если предусмотреть элеватор и люк со-
ответствующего размера.
На мощных ледоколах должна быть предусмотрена возмож-
ность оказания медицинской помощи в том числе и хирургиче-
Рис. 101. Расположение цистерн на ледоколе Мурманск
1 — балластная вода; 2 — сухой танк; 3 — бензин для вертолета; 4 — то-
пливо или балластная вода; 5 — дизельное топливо; 6 — смазочное масло;
7 — ледовый ящик; 8 — фильтрованная пресная вода; 9 — запасная прес-
ная вода; 10 — котельное топливо; 11 — котельная вода; 12 — отходы
ской, членам своего экипажа и экипажей проводимых судов.
Для этого на них размещают лазарет на несколько коек, аптеку
с амбулаторией и операционную. Все указанные помещения
находятся в средней части корпуса и имеют удобный доступ
с двух бортов. Изолятор и его санитарно-гигиенические помеще-
ния должны иметь независимый выход на палубу.
174
Специальные помещения для научных лабораторий на слу-
жебных ледоколах устраивать нецелесообразно, так как науч-
ную работу на них систематически не проводят.
Основную часть жилых и общественных помещений на совре-
менных ледоколах располагают в надстройке. На некоторых
новых ледоколах, например на Тармо и Данбьёрн, удалось все
каюты экипажа вынести в надстройку. Однако на мощных ле-
доколах с'большим штатом команды часть экипажа размещается
в подпалубных помещениях основного корпуса. В этом случае
жилые помещения следует располагать в средней части корпуса,
где меньше вибрация корпуса и ниже уровень шумов. На распо-
ложение жилой надстройки по длине влияет расположение шахт
и дымоходов энергетической установки. Лобовую переборку
надстройки целесообразно смещать как можно ближе в нос для
улучшения обзора из навигационной рубки, однако при этом
на носовой части палубы необходимо оставлять достаточно места
для размещения грузового и якорного устройств. В корме за
надстройкой обычно предусматривают место для вертолетного и
буксирного устройств.
При проектировании ледокола в последнее время стремятся
улучшить условия обитаемости экипажа, увеличивая габариты
жилых надстроек. Суровые климатические условия и длитель-
ный срок плавания ледоколов вдали от баз требует создания вы-
сокого комфорта для экипажа. При создании комфорта необхо-
димо не только улучшать индивидуальные жилые каюты, но
и в основном создавать условия для коллективного отдыха эки-
пажа, учебы, занятий спортом, проведения оздоровительных
мероприятий.
При проектировании жилых помещений ледокола рекомен-
дуется учитывать следующие общие требования:
1.	Жилые помещения надо располагать в средней части
судна, в надстройке и на жилой палубе, которая находится выше
предельной линии погружения. Они должны быть компактными
как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.
2.	Изоляция перекрытий, ограждающих помещения должна
быть сконструирована с учетом суровых климатических условий;
облицовка не должна допускать образования конденсата. Вы-
городки должны быть шумонепроницаемыми.
3.	Экипаж необходимо размещать в одно- и двухместных
каютах. В оборудовании и отделке кают нет необходимости
создавать подчеркнутую разницу между комсоставом и командой.
4.	Следует предусматривать достаточное количество резерв-
ных кают, пригодных для длительного проживания, так как
опыт показывает, что на наших ледоколах при работе в Арктике
количество людей систематически превышает число штатных
мест за счет практикантов, штатных дублеров судовых специа-
листов, экспедиционного состава и т. п.
175
5.	Желательно предусматривать возможность механизиро-
ванной уборки помещений (избегать излишних тамбуров, ниш
и закоулков).
Общественные помещения для экипажа играют на ледоколе
важную роль. В число этих помещений на вспомогательных ле-
доколах включают: кают-компанию с двумя салонами по бортам,
столовую команды, совмещенную с кинозалом, библиотеку, ком-
нату для занятий, фотолабораторию и спортивный уголок с
необходимым оборудованием для занятий штангой, настольным
теннисом, гимнастикой, боксом и т. п. На средних ледоколах
кроме перечисленных помещений предусматривают клуб для
команды, совмещенный с кинозалом, спортзал площадью около
40 ж2. На мощных ледоколах дополнительно должны быть:
бассейн для купания размерами 4 X 6 м, расположенный в за-
крытом помещении, прогулочная палуба с укрытием от дождя,
ветра и брызг, спортзал площадью до 150 м2 и высотой 5,5 м.
При спортзале должны быть кладовая для хранения спортин-
вентаря и раздевалки. Спортзал можно оборудовать в ангаре
для вертолета или в грузовом трюме. При размещении общест-
венных помещений следует учитывать обязательные правила о
доступе в них, запасных выходах, шумоизоляции жилых поме-
щений, противопожарных мероприятиях и т. п.
Кают-компанию, столовые, буфеты размещают в одной вер-
тикальной или горизонтальной зоне с камбузом и провизионными
кладовыми, с тем чтобы максимально механизировать и упро-
стить их обслуживание.
Верхний ярус надстройки, расположенный над жилыми по-
мещениями, полностью отводят под командные помещения штур-
манской службы. От компоновки этих помещений во многом за-
висит эффективность работы ледокола, который требует более
точного управления, чем другие надводные суда. Технические
средства судовождения могут быть успешно использованы судо-
водителем лишь при условии их рационального размещения.
Поскольку процесс управления ледоколом в настоящее время
базируется в основном на информации, получаемой судоводителем
визуально, основное внимание при размещении постов управления
должно быть уделено тому, чтобы обеспечить наилучший обзор
из навигационной рубки. Требования в этом отношении сводятся
к следующему: судоводитель должен иметь возможность, нахо-
дясь в навигационной рубке вблизи поста управления, осущест-
влять наблюдение обзорного характера за окружающей ледовой
обстановкой и действиями проводимых судов. Кроме того, ему
необходимо зрительно контролировать состояние льда непосред-
ственно у бортов и оконечностей своего ледокола.
Площадь и конфигурация навигационной рубки должны по-
зволять удобно разместить в ней все необходимые приборы и
аппаратуру: посты управления, компасы, лаги, эхолоты, радио-
176
локаторы, средства внутрисудовой и внешней связи, пульты
контроля за работой судовых механизмов, устройств, систем
и т. п. Для создания лучшего обзора навигационную рубку вы-
годно размещать как можно выше и ближе к носу. На советских
ледоколах закрытая навигационная рубка занимает всю ши-
рину мостика вплоть до бортов надстройки (рис. 102, г, д). На
Рис. 102. Расположение помещений ко-
мандного мостика ледоколов: а — Уинд;,
б — Луи С. Сан-Лоран; в — Тармо?
г — Москва; д — Мурманск
1 — навигационная рубка; 2 — штурманская
рубка; 3 — радиорубка; 4 — кормовой пост
управления
большинстве иностранных ледоколов рубка более узкая и имеет
открытые крылья у бортов (рис. 102, а, б, в). Компоновка рубки
по такому типу неприемлема для ледокола, работающего в су-
ровых климатических условиях, так как для наблюдения за
состоянием ледяного покрова непосредственно в районе бортов
судоводитель должен выходить из рубки на крылья мостика.
Регулярность этих наблюдений имеет большое значение для пре-
дохранения винтов от повреждений льдом. В навигационных
рубках должны быть большие окна с наклонными стеклами,
снабженные обогревателями для предотвращения обмерзания
и очистителями от снега и брызг.
177
Расположение навигационной рубки в носовой части над-
стройки не обеспечивает обзор кормовой оконечности, необхо-
димый при руководстве операциями по взятию судов на буксир.
Для этого на современных ледоколах предусматривают специ-
альный кормовой пост управления (например, на ледоколах Мур-
манск, Данбьёрн и Тармо), который может быть совмещен с
командным пунктом управления полетами вертолета. Улучше-
нию обзора кормы может способствовать смещение дымовой
трубы к борту.
Штурманскую рубку размещают на ходовом мостике таким
образом, чтобы судоводитель мог заниматься работой над кар-
той, в наименьшей степени отвлекаясь от управления судном.
На всех отечественных ледоколах принято традиционное раз-
мещение штурманской рубки — в отдельном помещении, смеж-
ном с навигационной рубкой (рис. 102, г). На ледоколах типа
Тармо предусмотрена совмещенная навигационно-штурманская
рубка. В таком совмещении, сделанном по образцу современных
транспортных судов, для ледокола нет необходимости. Согласно
правилам отечественной морской практики, в работе по управ-
лению ледоколом во льдах участвуют два штурмана: капитан
или его старший помощник (либо их дублеры) и один из младших
штурманов. При отвлечении одного из судоводителей в штур-
манскую рубку, второй управляет судном.
Дополнительные посты управления на верхнем открытом
мостике и на фок-мачте («воронье гнездо») оборудовать стацио-
нарными постами управления нецелесообразно: практика экс-
плуатации отечественных ледоколов показывает, что они
редко используются для управления судном и ледовых наб-
людений.
В отличие от грузовых судов, у которых расположение обо-
рудования на открытых палубах подчиняется условиям рацио-
нальной организации погрузочно-разгрузочных работ и пере-
возки груза, на ледоколе необходимо создать максимальные
удобства для обслуживания палубных устройств и механизмов
при выполнении таких операций, как взятие судна на буксир,
буксировка, швартовка к причалам и судам, взлет-посадка вер-
толета, оказание аварийной помощи судам и т. п.
При компоновке расположения верхней палубы ледокола
следует учитывать ряд специфических требований.
1.	Размещение палубных устройств и механизмов не должно
препятствовать их одновременной работе в эксплуатационных
условиях (например, взлет-посадка вертолета на ходу ледокола
при буксировке судна на коротком буксире). При проработке
расположения устройств площадь палубы удобно разбить на
условные зоны, отведенные каждому устройству.
2.	По открытым палубам должен быть предусмотрен сквозной
проход от носа до кормы с обоих бортов, для того чтобы обеспе-
178
чить быстрое перемещение палубной команды. Ко всем меха-
низмам следует предусмотреть свободный доступ для обслужи-
вания.
3.	Для улучшения условий работы и избежания обледенения
все механизмы по возможности должны быть убраны под палубу
или помещены в закрытые помещения.
4.	В проходах, на трапах и у рабочих мест палуба не должна
быть скользкой на морозе; кроме того, в этих местах следует
предусматривать поручни и ограждения.
5.	Не следует перегружать палубу, надстройки и мачты раз-
личными выступающими деталями (антенны, ванты, тросы), с тем
чтобы не мешать работе вертолета и приему данных ледовой раз-
ведки, сбрасываемых на ледокол с самолета.
Г I АВА VI
КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА
§ 18
Бортовая обшивка
Бортовая обшивка ледоколов
подвергается действию гидростатических нагрузок и усилий
со стороны ледяного покрова. Ледовые нагрузки по своей ин-
тенсивности значительно превосходят гидростатические, поэ-
тому бортовую обшивку в районе взаимодействия корпуса судна
со льдом следует рассчитывать только на ледовые нагрузки.
По характеру приложения ледовые нагрузки, возникающие при
движении ледокола во льду, являются локальными, они дейст-
вуют на сравнительно небольшом участке вдоль борта судна.
При ледовом сжатии район приложения ледовых нагрузок зна-
чительно увеличивается. Ввиду того что большая часть объема
плавающего льда находится под водой и значительное количе-
ство льдин притапливается корпусом, зона вероятного контакта
борта со льдом в подводной его части значительно больше, чем
в надводной. -
Непосредственному воздействию льда наиболее подвержены
борта в районе КВЛ, поэтому для восприятия ледовых нагрузок
на ледоколах в этом районе устанавливают более прочный пояс
наружной обшивки, так называемый ледовый пояс. Повышение
прочности ледового пояса достигают увеличением его толщины и
уменьшением расстояния между шпангоутами, а также примене-
нием стали повышенного, сопротивления.
Протяженность ледового пояса по длине и высоте назначают
в зависимости от условий эксплуатации ледокола и его ледового
класса. При этом учитывают изменение осадки, крена и диффе-
рента ледокола в процессе эксплуатации, в том числе и при вы-
жимании корпуса ледокола во время ледового сжатия.
180
Требования правил Норвежского Веритас к размерам ледо-
вого пояса сводятся к следующему. В средней части судна на
участке 0,4 L ледовый пояс должен простираться по вертикали
не менее чем на 0,2 Т вверх и на 0,6 Т вниз от конструктивной
ватерлинии (Т — средняя летняя осадка ледокола). В районе
оконечностей протяженность ледового пояса по вертикали вниз
от конструктивной ватерлинии должна постепенно возрастать.
На расстоянии 0,2 L в корму от носового перпендикуляра и
0,1 Л в нос от кормового перпендикуляра листы ледового пояса
должны доходить до киля.
Американские и канадские ледоколостроители считают, что
границы ледового пояса должны располагаться на 2—5 футов
(0,6 — 1,5 м) выше и на 10—20 футов (3—6 м) ниже конструк-
тивной ватерлинии, а в оконечностях ледовый пояс следует до-
водить до киля [40].
Правила Регистра СССР не содержат требований по постройке
ледоколов. В практике отечественного ледоколостроения при
назначении размеров ледового пояса руководствуются следую-
щими рекомендациями [20]. Для мощных и средних ледоколов
нижняя кромка ледового пояса должна проходить не менее чем
на 3500 мм ниже ватерлинии, соответствующей полному водо-
измещению. Такое заглубление кромки ледового пояса выбрано
с учетом максимальной толщины сплошного льда, в котором ра-
ботают указанные ледоколы, а также минимальной осадки при
работе на мелководье. Верхняя кромка ледового пояса должна
отстоять не менее чем на 800 мм от ватерлинии, соответствующей
максимальной осадке ледокола. При назначении этого размера
учитывают возможный крен ледокола и удары о торосы, высту-
пающие над поверхностью льда. Для вспомогательных ледоко-
лов, которые плавают в менее тяжелых условиях, ледовый пояс
должен простираться на 500 мм выше ватерлинии, соответствую-
щей максимальной осадке, и на 1000 мм ниже ватерлинии, со-
ответствующей минимальной осадке. В носовой оконечности
ледоколов всех классов на протяжении 0,2 L от носового перпен-
дикуляра ледовый пояс следует продлевать вниз до киля. Умень-
шение высоты ледового пояса при переходе от оконечностей к
средней части должно быть постепенным. Выше и ниже ледового
пояса по всей длине ледокола необходимо устанавливать пере-
ходные поясья.
Таким образом, требования, предъявляемые к протяженно-
сти ледового пояса по высоте борта, в разных странах практи-
чески совпадают.
В нормальных условиях эксплуатации бортовая обшивка
ледоколов должна противостоять внешним нагрузка м, не полу-
чая остаточных деформаций. Поэтому расчет обшивки произво-
дят в упругой зоне, с допущением появления фибровой текучести.
Бортовой набор, палубы и платформы служат жестким опорным
181
контуром для обшивки, подразделяя ее на отдельные прямоуголь-
ные пластины. Расстояние между короткими сторонами опорного
контура обычно в несколько раз превышает расстояние между
шпангоутами (c/s > 2, где с — ширина зоны приложения ледо-
вой нагрузки). Ввиду этого толщина ледового пояса обшивки,
как показано в [32], может быть определена по формуле для
балки-полоски, жестко заделанной по концам:
б = 225s 1/-2- мм,	(102)
Г (J-p
где р — интенсивность ледовой нагрузки на обшивку, тс/м2,
(см. § 7);
s — расстояние между шпангоутами, м;
оТ — предел текучести материала, кгс/см2.
При назначении толщины обшивки учитывают ее интенсив-
ный износ в процессе эксплуатации ледокола. Практически это
касается ледоколов с относительно тонкой обшивкой, для ко-
торых произведение s j/'£• < 0,1 (т. е. 6 < 22 мм). В этом слу-
чае для расчета толщины бортовой обшивки следует пользо-
ваться формулой
б, = 184s	+ 4 мм.	(103)
Формула (103) выведена в предположении, что годовой износ
обшивки составляет 0,2 мм. В среднем это соответствует данным
эксплуатации ледоколов, хотя при особо неблагоприятных ус-
ловиях износ может достигать 0,8 мм в год.
Минимально допустимая толщина листов бортовой обшивки
вне района ледового пояса (на протяжении от 0,2 L до 0,8 L от
носового перпендикуляра) составляет: для ледоколов I класса—
22 мм, для ледоколов II класса— 18 мм, для ледоколов III
класса — 12 мм.
Переход от толщины ледового пояса к толщине других по-
ясьев обшивки следует осуществлять постепенно.
Желательно, чтобы в кормовой оконечности (на длине при-
мерно 0,2 L от кормового перпендикуляра) толщина наружной
обшивки ниже ледового пояса составляла не менее 0,7 толщины
ледового пояса на этом участке.
Канадские специалисты регламентируют максимальную тол-
щину наружной обшивки, считая, что она не должна превышать
2 дюймов (около 51 мм) [40]. Правила Норвежского Веритас
регламентируют также толщину ширстречного пояса бортовой
обшивки:
6Ш >^(8 + 0,08L) мм,	(104)
182
где k — численный коэффициент, равный для ледоколов 1,0, для
арктических ледоколов—1,25. Для ледоколов типа Москва
толщина ширстречного пояса, найденная по формуле (104), со-
ставляет 21,5 мм (фактическая — 20—28 мм).
В табл. 16 и 17 сопоставлены размеры и толщины ледового
пояса обшивки, определенные для ледоколов Москва и Сибирь
согласно рекомендациям настоящего параграфа и по Правилам
Норвежского Веритас, с фактическими.
Таблица 16
Размеры и толщина обшивки ледового пояса ледокола Москва
Характеристика обшивки ледового пояса	По правилам Норвежского Веритас		Рекомендуе- мые	Фактические
Размеры ледового	выше КВЛ	1,9	>1,8	2,3
пояса, м	ниже КВЛ	5,7	>3,5	6,7
Толщина обшивки*,	носа	53,4	51,5	54
м м	средней части	46,5	40,3	40
	кормы	49,2	39,6	45
S, мм		423	400	400
от кгс/см?		2600	2600	2600
Таблица 17
Размеры и толщина обшивки ледового пояса
для ледокола Сибирь
Характеристика обшивки ледового пояса	По правилам Норвежского Веритас	Рекомендуе- мые	Фактические
Размеры ледового	выше КВЛ 1,9	>1,1	0,6
пояса, м	ниже КВЛ 5,6	>3,5	5,7
Толщина обшивки*,	носа	30,4	36,6	32
м м	средней	24,3	26,6	35**
	части		
	кормы	30,4	30,7	35**
S, мм	410	305	305
от, кгс/см2	2400	2400	2400 (в но- су — 4000)
* С учетом уменьшения s в оконечностях.			
** Двухслойная —эквивалентна 27 мм однослойной.			
183
Рис. 103. Растяжка наружной обшивки ледокола Василий Прончищев
В табл. 18 приведены фактические толщины и материал об-
шивки ледового пояса ряда отечественных и зарубежных ледо-
колов. На рис. 103 показана растяжка наружной обшивки ле-
докола типа Василий Прончищев.
Таблица 18
Толщина и материал обшивки ледового пояса
Толщина обшивки, мм
Название ледокола	Шпация по борту, мм	Носовая оконечность	Средняя часть	Кормовая оконечность	Марка стали	5? i сГ
Капитан. Белоусов	400	30	30	30	В	2300
Василий Прончищев	300	18	16	16	10ХСНД *,	4000*.
					09Г2	3000
Глэсье	406	44,4	44,4	44,4	HTS	2800
Уинд	406	41,3	41,3	41,3	HTS	2800
Луи С. Сан-Лоран	406	50,8	50,8	50,8	Категория Е Ллойда	—
Лабрадор	457	41,3	41,3	41,3	Ducol	—
Джон А. Мак-Дональд	406	44,4	44,4	44,4	—	—
Д'Ибервилль	406	41,3	41,3	41,3	—	—
Войма	400	30	27	—	—	—
Оден	400	30	30	—	Coltuf	2300
Имер	400	27	24	26	—	—
Туле	350	24	—	—	—	—
Тор	400	33	30	32	—	—
Фудзи	400	45	30—35	38	5КЕ	5000
Перкун	—	23	18	18	—-	—
* В оконечностях.
Большое практическое значение имеет выбор материала на-
ружной обшивки ледокола. На американских ледоколах Глэсье
и Уинд в качестве материала обшивки использована сталь по-
вышенного сопротивления HTS с минимальным пределом те-
кучести (от = 2800 кес/см2), временным сопротивлением раз-
рыву пв = 5460 кес/см2 и ударной вязкостью (испытания образца
с надрезом по методу Шарли) ак = 10,5 кес/см при 0° С
и 2,6 кес/см при — 45,6° С. За время эксплуатации ледоколов типа
Уинд отмечались трещины в обшивке корпуса, поэтому для
вновь проектируемых ледоколов американские специалисты
предполагают использовать сталь марки HY80 с более высокими
характеристиками: от = 5080 кес/см2, пв = 6360 кес/см2, ак =
= 16,7 кес/см при температуре — 45,6° С. В канадской прак-
тике не принято применять легированную сталь для обшивки
и набора ледоколов. В качестве материала для обшивки реко-
185
мендуют малоуглеродистую (мягкую) судостроительную сталь
категорий от А до Е согласно требованиям Регистра Ллойда
[40]. Янссон [41 ] рекомендует при толщинах наружной обшивки
свыше 40 мм применять легированную сталь, при меньших тол-
щинах — малоуглеродистую судостроительную сталь. В оте-
чественной практике легированную сталь применяют при тол-
щинах обшивки значительно меньших 40 мм; например, на ледо-
колах типа Василий Прончищев — при 6 = 16 ч- 20 мм.
В настоящее время корпуса ледоколов выполняют полностью
сварными, за исключением клепаных швов стрингерного уголь-
ника верхней палубы. Качество сварки корпусных конструкций,
особенно листов наружной обшивки, должно быть высоким. При
этом необходима гладкая зачистка швов. Из-за трения льда о
наружную обшивку очень быстро стирается краска, что ускоряет
процесс коррозии даже гладко зачищенных сварных швов. Вы-
сокое содержание соли и кислорода в охлажденной морской воде
также ускоряет коррозию швов. Поэтому особое внимание об-
ращают на выбор антикоррозионных электродов. В скандинав-
ских странах, например, применяют специальные антикорро-
зионные электроды, содержащие около 0,8% меди в наплавляе-
мом металле. Валанти [431 приводит интересные результаты,
полученные при измерении разности потенциалов, возникающих
при электрохимическом взаимодействии сталей различных ма-
рок и швов, наплавляемых с помощью электродов разных типов.
По этим данным раскисленные стали являются наиболее электро-
отрицательными, обычные судостроительные стали (с низким
содержанием кремния) — наиболее электроположительными.
Электроды с основным покрытием обычно дают отрицатель-
ный потенциал; бессемеровские электроды, как правило, элек-
троположительны, а рутиловые электроды приводят к средним
результатам. Таким образом, при сварке раскисленных сталей
следует использовать электроды с основным покрытием. Приме-
ром может служить ледокол Войма (сталь его бортовой обшивки
содержит 0,4 — 0,5% кремния), который проработал около семи
лет без заметной коррозии сварных швов [43].
Зарубежные ледоколостроители большое значение придают
температуре, при которой производится сварка. Если сварка
ведется при низкой температуре, рекомендуют предварительно
подогревать свариваемые листы. Канадские специалисты указы-
вают, что сварку не следует производить при температуре ниже
4,4° С, под дождем, мокрым снегом и т. д. Электроды необходимо
постоянно хранить в сухом месте и при положительной темпера-
туре.
В СССР принципиальные вопросы, связанные с применением
сварки в ледоколостроении, в частности выбор материала кор-
пуса, электродов и так далее, регламентируются Правилами Ре-
гистра.
186
Категории сталей, применяемых для листов ледового пояса
Толщина листов, мм До 12,5 13—20,5 21—25,5 26—30 Свыше
30
Категория стали . .	2	3	4	4	4
Из числа сталей, нашедших широкое применение в практике
ледоколостроения, достаточно указать, например, легированные
стали марок 09Г2, 10ХСНД, электроды марок УОНН-13/45 А,
Э-138/45Н, Э-138/50Н и ЭА-359/9.
§ 19
Бортовые перекрытия
Бортовые перекрытия ледоко-
лов принято набирать по поперечной системе. Применение этой
системы набора создает благоприятные условия для восприятия
ледовой нагрузки и передачи усилий на днище и палубы. При
сжатии ледокола льдом нагрузка действует одновременно на
большое число шпангоутов, а при движении во льду локальные
ледовые усилия с помощью бортовых стрингеров перераспреде-
ляются и передаются на значительную часть площади перекры-
тия. Для обеспечения местной прочности бортовой обшивки,
испытывающей давление льда, помимо основных (обыкновенных)
шпангоутов устанавливают также промежуточные.
Существует несколько разновидностей поперечной системы
набора, при которых бортовой набор выполняют в виде:
1)	основных и промежуточных (ледовых) шпангоутов, опи-
рающихся на палубы, платформы и днище;
2)	основных и промежуточных шпангоутов, подкрепленных
разносящими стрингерами;
3)	основных, промежуточных и рамных шпангоутов в соче-
тании с бортовыми стрингерами.
Промежуточные шпангоуты обычно делают того же профиля,
что и основные. Расстояние между шпангоутами (шпация по
борту) назначают настолько малыми, насколько это допустимо
по технологии постройки. Обычно оно составляет 300—450 мм.
При s < 300 мм затрудняется качественная сварка бортового
набора с наружной обшивкой, а при s > 450 мм заметно воз-
растает толщина обшивки и вес бортового перекрытия в целом.
Канадские специалисты [40] считают минимально допустимым
расстоянием между шпангоутами 406 мм. В оконечностях ледо-
колов шпангоуты обычно устанавливают нормально к обшивке
(так называемый поворотный набор). Этим достигается сохране-
ние постоянной шпации и обеспечивается высокая устойчивость
шпангоутов.
В случае бортового набора, состоящего только из шпангоутов
одинакового профиля (рис. 104), минимальный момент сопротив-
187
ления шпангоута с присоединенным пояском в районе ледового
пояса определяют по формуле
w =	• 103 см3.	(105)
Рис. 104. Мидель-шпангоут ледокола Василий Прончищев
где k — численный коэффициент, равный для трюмных шпан-
гоутов 14, для шпангоутов в твиндеке, если ледовый
пояс перекрывает не более 1/3 пролета шпангоута,—
16,5, более 1/2 пролета шпангоута — 19;
q — интенсивность ледовой нагрузки на бортовой набор,
тс!м\
I — расчетный пролет шпангоута, измеренный по хорде
между палубами (или платформами) или между па-
лубой и 2-м дном, м.
188
Определенные в соответствии с формулой (105) прочные раз-
меры шпангоута должны быть уточнены при поверочном расчете
на срез:
> 1,18-^^ = 2,07.си2,	(106)
где со — площадь поперечного сечения стенки шпангоута
(вместе с кницей, если она устанавливается);
Л^пер — перерезывающая сила;
тт — предел текучести материала на срез.
Толщину стенки шпангоута в районе ледового пояса, учиты-
вая необходимость запаса на износ, не следует принимать менее
8 мм — для ледоколов III класса, 10 мм — II класса и 12 мм —
I класса.
Из соображений технологии высота профиля основных и про-
межуточных шпангоутов должна быть не более величины шпации
по борту, а ширина их свободного пояска не должна превышать
100—130 мм (см. табл. 20); толщина свободного пояска у шпан-
гоутов сварного таврового профиля может достигать 30 мм и
более. При указанных ограничениях тавровые профили для
шпангоутов, подобранные по формулам (105) и (106), естественно,
не будут оптимальными в весовом отношении.
Система набора, состоящая только из шпангоутов одинако-
вого профиля, является наиболее рациональной с точки зрения
весовых показателей, если отношение расстояния между попе-
речными переборками к расстоянию между палубами (платфор-
мами) или между палубой и днищем больше, чем 2:1.
Основные шпангоуты простираются по всей высоте борта.
Вместе с палубными бимсами и днищевыми флорами они обра-
зуют замкнутые шпангоутные рамы, что обеспечивает надежное
закрепление концов балок. Промежуточные шпангоуты, уста-
навливаемые в районе ледового пояса, как правило, на флоры
и бимсы не попадают. Поэтому надежное закрепление концов
промежуточных шпангоутов затруднено. Рекомендуется проме-
жуточные шпангоуты доводить от второго дна до уровня, распо-
ложенного не менее чем на 0,5 м выше верхней кромки ледового
пояса. Верхние концы их следует закреплять у разносящего
стрингера или доводить до близлежащей палубы, если она под-
нята над верхней кромкой ледового пояса не более чем на 1,0 м.
Крепление концов балок бортового набора может быть осу-
ществлено как при помощи книц, так и без них. В последнем
случае, однако, необходимо увеличивать момент сопротивления
балок. Следует стремиться к обеспечению наиболее полной за-
делки концов балок набора, поскольку это обычно способствует
уменьшению общего веса конструкций. Кроме того, при закреп-
лении концов бортового набора конструкция способна выдержи-
вать значительно большие нагрузки.
189
В практике отечественного ледокол остроения, как правило,
принято нижние и верхние концы всех бортовых шпангоутов,
как основных, так и промежуточных, закреплять с помощью
книц или бракет. Размеры сторон книц или бракет, подкрепляю-
щих основные шпангоуты, должны быть не менее высоты шпан-
гоута, а их толщину принимают равной толщине стенки шпан-
гоута. Все кницы или бракеты должны иметь поясок или фланец
шириной, равной десяти толщинам кницы, но не шире 100 мм.
Анализ повреждений судов показывает, что кницы, не имеющие
поясков или фланцев, являются наиболее слабым звеном борто-
вых конструкций и повреждаются в первую очередь. Размеры
сторон и толщину книц промежуточных шпангоутов следует
принимать не меньше соответствующих размеров книц основных
шпангоутов. При одинаковых размерах трюмных и твиндечных
шпангоутов их пропускают через отверстия в палубах или плат-
формах, после чего отверстия заделывают. Если размеры трюм-
ных и твиндечных шпангоутов разные, то их обычно разрезают
на палубе.
В районе ледового пояса часто устанавливают бортовые
стрингеры. При большом расстоянии между поперечными пере-
борками и отсутствии промежуточных опор стрингеры слабо
разгружают средние по длине перекрытия шпангоуты, поэтому
целесообразно устанавливать легкие, так называемые разнося-
щие стрингеры, предназначенные лишь для разнесения ледовых
усилий на соседние шпангоуты. Высота разносящих стрингеров
обычно принимается равной высоте шпангоутов или превышает
ее на толщину свободного пояска, который в этом случае выпол-
няется непрерывным. Расстояние между разносящими стринге-
рами не должно превышать 1,2 — 1,5 м; их следует устанавли-
вать, когда отношение пролета шпангоута к расстоянию между
шпангоутами более восьми. Толщина стенки стрингера прини-
мается равной толщине стенки шпангоута.
Разрезные листы стенки разносящего стрингера в каждой шпа-
ции приваривают к наружной обшивке и к шпангоутам. Площадь
свободного пояска разносящего стрингера должна быть не меньше
площади свободного пояска шпангоута. Разносящие стрингеры
крепят к поперечным переборкам кницами, имеющими длину
по борту не менее двойной высоты стрингера и ширину по пере-
борке, равную высоте стрингера; толщина этих книц должна
быть равна толщине стенки стрингера. По свободной кромке
кницы должен быть отогнут фланец или приварен поясок той же
ширины, что и поясок стрингера, но не следует его делать шире
100 мм. При расчете прочности бортовых перекрытий, состоя-
щих из шпангоутов одинакового профиля и разносящих стрин-
геров, влияние стрингеров не принимают во внимание. Проч-
ные размеры шпангоутов определяются по формулам (105)
и (106).
190
Наибольшее распространение на ледоколах получила разно-
видность поперечной системы набора с бортовыми стрингерами
и рамными шпангоутами (рис. 105). Норвежский Веритас ре-
6=5
6=5
-6=6
2100 *65*9
250*50*5
[350*90*11
’’'ООО *10
6=13
6=13
320*320*20
2150*90*13
6=6
'	175*65*
\\ 200*100*10"
350*12
}-(В 290*15*8
350*12 /	350*12
2100*65*9 ,<
679 II
!	^-350*12
2200*100*10 z
* у,	6=8
2130*65*10-
SSOxiZizogxfifQ^
6=10-
L25M040 I
300*12
100*121	300*12
. . 2100*65*9
1.15*65*7
5-6.
600*600 *10
2250*90*10
100*10
6=7
6=6
350*19
У"±50*50*5
6=7
И
Рис. 105. Мидель-шпангоут ледокола Москва
000*12 /
2200*100*10
215*65*7
$^250*50*5
2100*65*6
6=10
250*50*5
6=?2 , 8
/ А 6=10
2150*90*11-
00*10
2150*90*11
6=11
7350*250*10
300*9

комендует применять для ледоколов именно такую систему на-
бора. Введение в состав бортовых перекрытий стрингеров и рам-
ных шпангоутов позволяет обеспечить восприятие весьма боль-
ших нагрузок.
191
При применении набора, состоящего из шпангоутов одина-
кового профиля, рамных шпангоутов и стрингеров, минимальный
момент сопротивления основного шпангоута с присоединенным
пояском обшивки в районе ледового пояса рекомендуется опре-
делять по формуле
W7 =	• 103 см3.	(107)
При этом значения коэффициента kQ принимают согласно табл. 19
в зависимости от числа стрингеров и характеристики а0, кото-
рую вычисляют по формуле
Яо =	П,
где Lt — наибольший пролет стрингера по борту, измеряемый
между рамными шпангоутами или между рамным шпан-
гоутом и поперечной переборкой, м;
п — число шпангоутных расстояний, которое укладывается
на длине пролета стрингера.
Таблица 19
Значения коэффициентов kQ, kt и k%
Количество стрингеров									
Один				Два			Три		
CL1	К	Л,			kl				^2
0	9,9	8,3	1,00	5,7	8,3	1,00	5,0	8,3	1,00
0,5	10,1	7,8	0,84	6,2	7,2	0,84	5,3	5,9	0,82
1	10,2	7,2	0,76	6,7	6,2	0,70	5,7	5,1	0,64
3	10,6	5,5	0,67	7,7	4,6	0,61	6,8	3,9	0,56
5	11,0	4,6	0,61	8,5	4,0	0,56	7,6	3,3	0,52
10	11,5	3,3	0,52	10,0	2,6	0,47	9,3	2,5	0,46
15	11,8	2,6	0,46	11,0	2,1	0,43	10,3	2,0	0,42
30	—	1,5	0,38	—	1,2	0,35	—	1,2	0,35
50	13,0	1,0	0,32	13,0	0,8	0,30	13,0	0,8	0,30
Определенные таким образом прочные размеры шпангоута
должны быть уточнены поверочным расчетом на срез. Минималь-
ная толщина стенки шпангоута в районе ледового пояса должна
быть не меньше величин, указанных выше.
Момент сопротивления бортовых стрингеров с присоединен-
ным пояском обшивки в районе ледового пояса следует опреде-
лять по формуле
Гс = А-!— -103 см3,	(108)
О’>1>
где <7Т — предел текучести материала стрингера, кгс/см2-,
192
ki — численный коэффициент, определяемый по табл. 19
в зависимости от числа стрингеров и характеристики а0.
В то же время площадь стенки стрингера в опорном сечении,
определяемая с учетом кницы, должна быть не менее вычислен-
ной по формуле
=	-Ю3 cjm2,	(109)
где k2 — численный коэффициент, определяемый по табл. 19
в зависимости от числа стрингеров и характеристики аи кото-
рую вычисляют по формуле
Значения коэффициентов k0, kr и й2 для промежуточных зна-
чений характеристик я0 и находят линейной интерполяцией.
Расстояние между бортовыми стрингерами, измеренное по борту,
не должно превышать 2,5 м.
Шпангоуты в трюме или твиндеке делают непрерывными и
пропускают через вырезы в стрингерах. Высота стенки стрингера
должна быть не менее двойной высоты шпангоута в этом районе.
Стенку стрингера необходимо подкреплять ребрами жесткости
или полосами, установленными в плоскости основных шпангоу-
тов и доведенными до пояска стрингера. Толщину стенки стрин-
гера следует принимать на 1—2 мм больше толщины стенки
шпангоута. К поперечным переборкам и рамным шпангоутам
стрингеры крепятся с помощью книц, имеющих длину и ширину,
равные высоте стрингера. Следует доводить кницы до свободного
пояска рамных шпангоутов.
Момент сопротивления рамных шпангоутов должен быть не
меньше определенного по формуле
гр = (т + 2) (We - ^±1 г) см3, (110)
где т — число стрингеров;
Wz — момент сопротивления стрингера с присоединенным
пояском обшивки;
W — момент сопротивления шпангоута с присоединенным
пояском обшивки.
Рамные шпангоуты устанавливают не реже чем через 6—8
шпангоутных расстояний, однако желательно, чтобы между
ними было не менее 3 основных и промежуточных шпангоута.
Рамные шпангоуты должны приходится на сплошные флоры, а
где это возможно,— совпадать с поперечными комингсами лю-
ков. Желательно, чтобы высота Лр рамного шпангоута состав-
ляла около 0,1 его пролета, а толщина стенки была не менее,
чем 0,011 Zip + 3 мм. Стенки рамных шпангоутов, высота ко-
193
торых 800 мм и более, следует подкреплять ребрами жесткости
при расстоянии между ними менее или равным 750 мм.
На американских ледоколах Глэсье и типа Уинд применена
ферменная система набора борта (рис. 106). Их набор образует
I 6=4,8
5=^	L50 * 50*6,4
12.1^16	Y верхняя
а - /	кпалуба
6=4,8	V6=M
б=/2Д
1^-Гладная
палуба
6=j^
6=4,5
'3.152*102
6=6,6
6=6,6
0131
4$
6=72,7
палуба,
6=31,8
6=38,1
6=11
Полоса
102*19
Рис. 106. Мидель-шпангоут ледокола типа Уинд
il 1305*152
131
1152*102
6=6,4—
1407*178
6=3,5
6=3,5
=41,3
3-я палуба

единую пространственную ферму, состоящую из бортовых шпан-
гоутов одинакового профиля и вертикальных стоек продольных
переборок, соединенных между собой распорными балками-рас-
косами. Ферменная система набора применена лишь в средней
части корпуса упомянутых ледоколов. Недостатком этой си-
стемы является загроможденность бортовых отсеков.
194
Таблица 20
Размеры бортового набора в средней части корпуса
Название ледокола	Шпа- ция по борту	Шпангоут		Расстоя- ние между стринге- рами	Стрингер		Расстоя- ние между рамными шпангоу- тами	Рамный шпангоут		
		Стенка	Поясок		Стенка	Поясок		Стенка	Поясок	
	мм			м	мм					кгс1см?
Л1осква Капитан Белоусов	400 400	350X16 250X14	80x25 90X14	1650-2000 1200	700X20 650X12	100X20 200X15	2400	1500x20 Набор без рамных шпангоутов		200X30	2600 2300
Василий Прончищев	300	200X10	34X10	—	—	—	—	—	—	4000
Уинд	406	380X9,5	102X19	—	-	—	—	—	—	—
Лабрадор	457	380X9,5	102X19	—	—	—	—	—	—	—
Джон А. Мак-Дональд	406	254X11	130X14,3	1370-2130	914x11	152X12,7	2030-2440	914x12,7	203x19	—
Д* Ибервиллъ	406	254X11	130X14,3	1520—2440	914X9,5	203X12,7	2030-3250	914x10,5	152X12,7	—
Войма	400	250X14	90X14	1200	650X12	200X15	—	—	—	—
Оден	400	250X14	90X14	1200	650X12	200X15	—	—	—	23С0
Имер	400	230X11	90X10	—	—	—	3200	600X12	—	—
Туле	350	200X11	100X11	—	—	—	2800	500X10	160X12	—
Фудзи С© сл 		400	300X11	90X16	—	600X12,7	150X16	—	—	—	—
Заслуживает рассмотрения метод расчета прочности бортовых
конструкций, который проводился американскими инженерами
в два этапа. На первом этапе ледовая нагрузка прилагалась по-
переменно в различных узлах фермы, а соединения стержней
в узлах считались шарнирными. Растягивающие и сжимающие
силы в стержнях фермы (шпангоуте, стойках продольных пере-
борок, раскосах) приближенно определялись при помощи диа-
грамм Кремоны. После этого выбирались размеры связей, до-
статочные для восприятия найденных растягивающих и сжимаю-
щих усилий. На втором этапе выбранные размеры связей уточ-
нялись путем поверочного расчета стержней фермы на изгиб,
причем ледовая нагрузка прилагалась между узловыми точками.
Определение изгибающих моментов в стержнях производилось
по методу последовательного уравновешивания узлов, причем
сами стержни считались жестко соединенными в узлах.
Такой расчетный метод, при котором фермы считают стати-
чески определимыми и в качестве опор не учитываются проме-
жуточные палубы и платформы, при больших расчетных ледовых
нагрузках и большом водоизмещении ледокола приводит к не-
оправданному утяжелению конструкций.
В табл. 20 приведены размеры связей бортового набора ряда
отечественных и зарубежных ледоколов.
§ 20
Днищевые перекрытия
Ледоколы, как правило,
строятся с двойным дном. Настил внутреннего дна обычно про-
стирается от таранной переборки до ахтерпиковой; он играет
роль водонепроницаемой преграды, которая при повреждении
днища (например, в случае посадки на мель) предотвращает
проникновение воды внутрь корпуса судна. Высоту двойного
дна выбирают исходя из эксплуатационных и технологических
соображений. На построенных ледоколах она изменяется в до-
вольно широких пределах и превышает высоту двойного дна
сухогрузных судов с близкими главными размерениями.
Высота междудонного пространства йдв в средней
части корпуса, м
М. осква...................... 2,2
Капитан Белоусов ............. 1,8
Василий Прончищев............. 1,8
Сибирь ................. 1,22—1,54
Ермак	.................	1,07
Фудзи......................... 2,3
И мер...................... 1,2
Днищевое перекрытие в средней части корпуса ледоколов
(особенно крупных) с точки зрения строительной механики це-
196
лесообразно рассматривать как сложную пластину, образован-
ную днищевой обшивкой, настилом внутреннего дна и днищевым
набором (флоры, стрингеры, поперечные и продольные ребра
жесткости). Эту пластину обычно можно считать плоской, по-
скольку в средней части корпуса подъем днища к бортам, как
правило, невелик.
Сложность системы сил, действующих на днищевые перекры-
тия, и сложность конструкции этих перекрытий вызывают зна-
чительные трудности при их проектировании.
Наиболее трудным вопросом является назначение расчет-
ных ледовых нагрузок. Казалось бы, нет смысла чрезмерно под-
креплять днище, которое не испытывает непосредственного воз-
действия со стороны льда, не считая случая работы на мелко-
водье. Поэтому некоторые авторы, например, И. В. Виноградов
[5], рекомендуют принимать расстояние между флорами вдвое
больше расстояния между бортовыми шпангоутами. Однако
анализ ледовых повреждений показывает, что даже при наличии
дополнительных подкреплений днища отмечаются многочислен-
ные повреждения в виде вмятин днищевой обшивки, а также
в виде прогибов и потери устойчивости ребер и отдельных участ-
ков флоров. Практически невозможно подкрепить днище ледо-
кола в такой мере, чтобы исключить вероятность любых повреж-
дений в процессе эксплуатации. Анализ повреждений и расчеты
показывают, что величина эксплуатационных нагрузок, дейст-
вующих на днище ледокола, оказывается сопоставимой с вели-
чиной нагрузок, действующих на борта в районе ледового пояса.
Толщину днищевой обшивки назначают согласно правилам
Регистра СССР, однако желательно, чтобы она была не менее
чем 0,6 бл (где бл — толщина обшивки ледового пояса в этом
районе) для ледоколов I и II классов и 0,5 бл — для ледоколов
III класса. Минимально допустимая толщина днищевой обшивки
в средней части корпуса и переходных районах (на длине от 0,2 L
до 0,8 А, считая от носового перпендикуляра) составляет для
ледоколов I класса — 22 мм, II класса — 18 мм и III класса —
12 мм.
Сплошные флоры устанавливают на каждом основном шпан-
гоуте. Минимально допустимая толщина стенок флоров для
ледоколов различных классов указана в табл. 21. Применение
гребенчатых флоров с круговой обваркой гребенок не рекомен-
дуется. Вырезы в сплошных флорах обычно не превышают более
половины высоты флора и в то же время должны позволять че-
ловеку свободно пролезать в них. Из этих соображений диаметр
круглых вырезов принимают не менее 450 мм, а размеры выреза
овальной формы — не менее чем 450 X 320 мм. Вырезы во фло-
рах следует обязательно подкреплять при помощи горизонталь-
ных и вертикальных ребер жесткости (рис. 107). Толщину сте-
нок днищевых стрингеров принимают такой же, как и флоров
197
в данном районе. Толщина стенки вертикального киля должна
не менее чем на 10% превышать толщину стенок флоров. В пи-
ках, где внутреннее дно отсутствует, между флорами устанавли-
вают дополнительные флоры той же толщины, что и основные.
Высоту дополнительных флоров принимают: в форпике — 2/3,
а в ахтерпике •— 1/2 высоты основных флоров, причем ширина
свободных поясков должна быть не менее 60 мм. В районе дей-
двуда флоры должны быть продолжены до верхней кромки
старнпоста и подкреплены горизонтальными ребрами, расстояние
между которыми не должно превышать 600 мм.
Рис. 107. Флор ледокола Москва
I, II, III, IV, V — дополнительно установленные днищевые стрингеры
На американских ледоколах Глэсье и типа Уинд флоры фер-
менной конструкции установлены через 406 мм (16")- На рис. 108
показана конструкция такого флора.
Днищевую обшивку на ледоколах следует подкреплять по-
перечными ребрами жесткости, устанавливаемыми между основ-
ными флорами. В носовой оконечности на протяжении 0,15 L
в корму от таранной переборки ребра устанавливают по всей
ширине днища, на остальной длине судна (вплоть до ахтерпико-
вой переборки) их устанавливают только на участках от нижних
концов шпангоутов до ближайшего днищевого стрингера. Мо-
Таблица 21
Минимальная толщина стенок флоров, мм
Класс ледокола	В носовой оконечности (0,25L)	В средней части	В кормовой оконечности (0,15L)
I	14	11	14
II	12	10	12
III	11	9	10
198
мент сопротивления ребер жесткости рекомендуется определять
по формуле
W = 7,4sTl2 CM3,
где s — расстояние между флорами и ребром, м;
Т — наибольшая осадка, м\
I — пролет ребра, м.
Ребра крепятся к продольному набору днища при помощи
книц, высота которых принимается равной полуторной высоте
профиля ребра.
Рис. 108. Флор ферменной конструкции ледокола типа Уинд
На мощных ледоколах подкрепление днищевой обшивки
только поперечными ребрами не всегда оказывается достаточным.
В этом случае обшивку необходимо дополнительно подкреплять
продольными балками, размеры поперечного сечения которых
принимают такими же, как и поперечных ребер (см. рис. 107);
расстояние между балками не должно превышать 600 мм.
§ 21
Палубы и платформы
При назначении прочных раз-
меров палубных конструкций необходимо учитывать, наравне
с обычными нагрузками (общим изгибом, палубными грузами,
гидростатическим напором), также и ледовые нагрузки. При
расчете следует исходить из наиболее тяжелого сочетания внеш-
них нагрузок, а именно когда одновременно действуют ледовые
и поперечные нагрузки, приводящие к сложному изгибу.
199
Ледовые нагрузки прилагаю-
тся непосредственно в плоскости
палуб или платформ, либо пере-
даются на них в виде реакций
со стороны шпангоутов. В послед-
нем случае палубы и платформы
выполняют роль жесткого кон-
тура, который воспринимает дав-
ление льда через шпангоуты.
Ледовые нагрузки, приложен-
ные непосредственно к палубе,
достигают наибольшей величины,
и их следует принимать за рас-
четные.
Палубы и платформы ледо-
кола, расположенные в районе
ледового пояса, принято назы-
вать ледовыми. Напряжения от
общего изгиба в ледовых палу-
бах обычно невелики, так как
эти палубы находятся сравни-
тельно близко к нейтральной
оси. Одну из палуб или платформ
ледокола, называемую главной
ледовой палубой, всегда распо-
лагают в районе конструктивной
ватерлинии, с тем чтобы основ-
ная часть ледовой нагрузки не-
посредственно воспринималась
этой конструкцией, которой при-
дают высокую прочность и жест-
кость.
Ледовые палубы, как пра-
вило, не имеют погиби и седло-
ватости; их набирают по попе-
речной системе (рис. 109), кото-
рая обеспечивает лучшую устой-
чивость листов настила при сжа-
тии корпуса во льдах и при
ударах льдин. Кроме того, по-
перечная система проста в тех-
нологическом отношении и не
приводит к загромождению внут-
ренних помещений.
Опыт эксплуатации показы-
вает, что ледовые повреждения
палуб и платформ, как правило,
200
носят местный характер и обычно являются следствием потери
устойчивости отдельных элементов палубных конструкций. Поэто-
му при расчете палуб и платформ на действие ледовых нагрузок
в первую очередь следует проверить устойчивость настила между
бимсами, самих бимсов, а также устойчивость палубного перекры-
тия в целом между поперечными переборками и на отдельных
участках (например, между рамами). Кроме того, необходимо
определить прочность палубы на действие сжимающих и срезы-
вающих усилий. Помимо этого, проверяют прочность палуб,
смежных с ледовыми, на действие реактивных усилий со стороны
шпангоутов. Эти усилия находят при расчете бортового набора
для наиболее неблагоприятного случая приложения ледовой
нагрузки.
Величину расчетной нагрузки для ледовых палуб принимают
равной расчетной нагрузке на бортовой набор в соответствующем
районе корпуса. В средней части судна нагрузка, вызванная
сжатием льда, распределяется на значительную длину, поэтому
при расчете нагрузку следует полагать приложенной в плоско-
сти палубы на длине от переборки до переборки. В оконечностях
зона приложения ледовой нагрузки по длине обычно не превы-
шает 2,5 — 3,0 ж, и расчетную нагрузку можно считать прило-
женной на участке длиной не более трех-четырех шпаций вдоль
борта. Поскольку продолжительность действия динамических
ледовых нагрузок составляет 0,2 — 1,0 сек, расчетную нагрузку
на палубу можно рассматривать как статическую. Под действием
ледовой нагрузки, вызванной сжатием льда, палубное перекры-
тие испытывает давление одновременно с обоих бортов. Нагрузку
на участки палуб, расположенные в оконечностях ледокола,
можно рассматривать как одностороннюю, которая уравнове-
шивается усилиями, возникающими в поперечных переборках.
На ледоколах I и II классов главную ледовую палубу по всей
длине и нижележащую ледовую палубу или платформу, по край-
ней мере в оконечностях, следует подкреплять дополнительными
бимсами, которые располагаются между основными и имеют та-
кой же профиль. На ледоколах III класса дополнительные бимсы
можно устанавливать только на главной ледовой палубе в око-
нечностях корпуса. Момент сопротивления дополнительных бим-
сов может быть принят равным 50—100% от момента основных.
В оконечностях ледоколов всех классов дополнительные бимсы
целесообразно продлевать на всю ширину палубы. В средней
части корпуса дополнительные бимсы достаточно доводить до
продольных переборок или, если продольные переборки от-
сутствуют, до ближайшей продольной подпалубной связи (кар-
лингса, комингса люка). Дополнительные бимсы позволяют обес-
печить надежную заделку концов промежуточных шпангоутов,
уменьшить толщину палубного настила и вес палубных конс-
трукций в целом. На ледоколах, палубы которых подкреплены
201
дополнительными бимсами, проверять устойчивость палубного
стрингера не имеет смысла, а его толщину следует определять
из условия прочности на сжатие. Если дополнительные бимсы
на ледовых палубах не устанавливают, минимально необходи-
мая толщина палубного стрингера (в мм) может быть определена
по формуле
6=10|У^±Л?52 мм,	(112)
где q — интенсивность ледовой нагрузки, тс/м,
s — расстояние между бимсами, м.
Изменение толщины листов при переходе от палубного стрин-
гера к другим поясьям должно быть постепенным, ступенями
в 1—2 мм.
Минимальная толщина листов иастила ледовых
палуб для ледоколов разных классов, мм
Палубный Прочие
стрингер листы
I	класс...................... 14	10
II »	  12	8
III »	  8	6
Ширину палубного стрингера принимают равной трем шпан-
гоутным расстояниям, но в любом случае ее не следует делать
менее 1,0 м.
Необходимый момент сопротивления основных и дополни-
тельных бимсов ледовых палуб может быть вычислен по формуле
см3,	(113)
где №0 — момент сопротивления бимса с присоединенным пояс-
ком обшивки, см3, определенный согласно Прави-
лам Регистра СССР для судна неледового класса;
ky — численный коэффициент, зависящий от характери-
стики N, которая определяется формулой
N = -^.
2Г3/2
Здесь I — пролет бимса от борта до ближайшей продольной под-
палубной связи или переборки, ж.
Значения коэффициента ky
N	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
ky	1,00	1,10	1,18	1,27	1,34	1,42
N	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
ky	1,49	1,56	1,63	1,69	1,77	1,82
После того как назначены толщины настила и определены
размеры бимсов, следует произвести проверку устойчивости па-
202
лубного перекрытия в целом, как это показано в Справочнике
по строительной механике корабля.1 При этом надо иметь в виду,
что все зависимости, приведенные в Справочнике для продольной
системы набора, следует относить к поперечной системе, по-
скольку сжимающие усилия со стороны льда действуют на кор-
пус ледокола в поперечном направлении.
Наряду с подкреплением ледовых палуб следует заботиться
об усилении верхней палубы и палубы полубака ледоколов.
В носовой оконечности на длине 0,05L от форштевня и в корме,
в районе ахтерпика, толщина настила верхней палубы по всей
ширине должна быть не менее толщины палубного стрингера.
Если имеется бак или полубак, толщина стрингера верхней па-
лубы в этом районе может быть уменьшена по сравнению с тол-
щинами, указанными выше на 2 мм, а толщина остальных по-
ясьев настила — на 1 мм, Толщину стрингера и настила палубы
полубака принимают такой же, как и для верхней палубы, рас-
положенной под полубаком. Бимсы верхней палубы ледоколов
всех классов необходимо усиливать. Они должны иметь момент
сопротивления не менее момента сопротивления бимсов ниже-
лежащей ледовой палубы.
§ 22
Переборки
Ледовые нагрузки, действую-
щие в плоскости поперечных переборок, в отдельных случаях
вызывали их разрушение и потерю устойчивости. Наиболее опас-
ным является случай одновременного действия аварийной гид-
ростатической и ледовой нагрузок. На такое сочетание нагрузок
следует рассчитывать переборки диптанков, а также все главные
водонепроницаемые поперечные переборки.
Ледовая нагрузка может быть непосредственно приложена
к переборке или представлять собой реакции со стороны нагру-
женных бортовых стрингеров и ледовых палуб. В обоих случаях
сжимающая нагрузка носит местный характер. Поэтому необ-
ходимо в первую очередь обеспечить прочность и устойчивость
ближайших к борту участков переборки. Нагрузка, передавае-
мая на поперечную переборку бортовыми стрингерами и ледо-
выми палубами, уравновешивается системой касательных на-
пряжений, действующих по линиям пересечения указанных свя-
зей. Наиболее тяжелым является случай, когда ледовая нагрузка
приходится непосредственно на переборку и действует в пролете
между палубами или между палубой и вторым дном.
1 Справочник по строительной механике корабля, т. 3. Л., Судпром-
гиз, 1960.
203
Величина расчетной ледовой нагрузки на переборку может
быть определена, исходя из расчетной ледовой нагрузки на бор-
товые конструкции. Усилие, действующее на поперечную пере-
борку, распределяется на сравнительно небольшом по высоте
борта участке. Поэтому при расчете прочности переборки ледо-
вую нагрузку можно рассматривать как сосредоточенную, при-
ложенную в районе действующей ватерлинии. Ледовая нагрузка
на переборки, расположенные в оконечностях, определяется
из условия удара ледокола о кромку ледового покрова:
Р = 1,78УП1/	,	(114)
п у gC sin 20	V '
где С' — коэффициент приведенной массы;
1/п — скорость, приведенная к линии удара;
Р — угол наклона борта к вертикали в точке удара.1 *
Нагрузка на переборки, расположенные в средней части ле-
докола, определяется из условий ледового сжатия. При наклон-
ном борте, когда [3 > 8°,
п 0,233 -V —
Р = —— уодХ	(115)
sin р r с р	V 7
При вертикальном борте (Р < 8°), который встречается на
некоторых ледоколах,
Р- 282/zs.	(116)
Прочность поперечных переборок на ледоколах обеспечивают
главным образом за счет конструктивных мероприятий, направ-
ленных на увеличение их жесткости. С этой целью прежде всего
увеличивают толщину крайних листов полотнища переборок,
с тем чтобы они воспринимали перерезывающие усилия, пере-
даваемые бортовыми стрингерами и палубами (платформами).
Толщина крайних листов переборок должна быть больше или
равна толщине бортового или палубного стрингера.
Минимальная толщина крайних листов
поперечных переборок для ледоколов
разных классов, мм
В носовой В остальных
оконечности районах
I класс
II »
III »
16	14
14	12
10	9
Ширина утолщенных крайних листов должна быть не менее
1000—1200 мм. Желательно ее делать большей, чем высота бор-
1 В случае, если переборка расположена нормально к борту, в фор-
мулу (114) вместо угла 0 следует вводить угол arctg (tg |3 cos а')»
204
тового стрингера вместе с кницей или чем ширина палубного
стрингера.
Толщину прочих листов поперечных переборок назначают
согласно указаниям Правил Регистра СССР для сухогрузных
судов. При этом переход по толщине от крайних листов к прочим
листам обшивки переборок необходимо осуществлять постепенно:
разница в толщине смежных листов не должна превышать
2—3 мм. Листы обычно располагают длинными кромками го-
ризонтально, что дает возможность менять их толщину по вы-
соте переборки пропорционально изменению гидростатического
напора при затоплении отсека. Крайние листы переборок можно
располагать длинными кромками горизонтально или парал-
лельно обводу борта (вертикально или наклонно).
Для лучшего восприятия ледовых усилий все главные по-
перечные переборки на ледоколах I и II классов необходимо под-
креплять горизонтальными балками. На участке между бортом
и продольными переборками (или вертикальными рамными стой-
ками) эти балки следует устанавливать нормально к борту
(рис. НО). Горизонтальное расположение листов в сочетании
с горизонтальными балками уменьшает количество взаимопере-
секающихся сварных швов. Особое внимание надо обращать на
качество сварки и рациональность распределения сварных швов
в районе соединения палуб с поперечными переборками. По кон-
структивным соображениям расстояние между горизонтальными
или наклонными балками не должно превышать 700 мм, однако
не следует делать его менее 500 мм. Размеры горизонтальных
балок определяют из условия обеспечения поперечной прочности
с учетом сложного изгиба. При этом можно воспользоваться
расчетными зависимостями § 21, принимая за 1FO — момент со-
противления горизонтальной балки с присоединенным пояском
обшивки, определяемый согласно Правилам Регистра СССР для
судна неледового класса.
При наличии бортовых стрингеров следует проверить устой-
чивость переборки на действие реактивного усилия со стороны
стрингера. Обычно это усилие воспринимается усиленной гори-
зонтальной балкой, так называемым шельфом. Расчет устойчи-
вости шельфа можно производить аналогично расчету устойчи-
вости доковой стойки. Элементы шельфа должны быть подобраны
таким образом, чтобы эйлерова нагрузка превышала передавае-
мое стрингером реактивное усилие, а напряжения сжатия в лю-
бом сечении не превосходили предела текучести.
Прочность поперечных переборок необходимо проверять на
действии предельной перерезывающей силы
А^пер = Ш0 2 С/6/ )а > 0,375стти,	(117)
г \ Ь /
205
где 6/ — толщина листов переборки;
b — расстояние между горизонтальными балками;
q — расстояние между вертикальными рамными стойками;
Рис. 110. Главная водонепроницаемая переборка ледокола Москва
от — предел текучести материала;
со — площадь поперечного сечения переборки.
Кроме того, нужно проверять устойчивость пластин полот-
нища переборки между горизонтальными балками на действие
нормальных и касательных усилий.
206
На ледоколах III класса таранную и ахтерпиковую переборки
необходимо подкреплять в средней части горизонтальными бал-
ками, у бортов — балками, расположенными нормально к борту.
На прочих главных поперечных переборках балки, расположен-
ные нормально к борту, следует доводить до ближайшей верти-
кальной рамной стойки. Среднюю часть этих переборок можно
усилить как горизонтальными балками, так и вертикальными
стойками. Если средняя часть переборки имеет вертикальные
стойки, то длина наклонных (или горизонтальных) балок, при-
мыкающих к борту, должна быть в три-пять раз больше расстоя-
ния между ними. Расстояние между вертикальными стойками
не должно превышать 700—750 мм.
На ледоколах всех классов поперечные переборки форпика
и ахтерпика (в том числе таранную и ахтерпиковую) желательно
устанавливать нормально к борту, а их балки располагать также
перпендикулярно к борту. В диаметральной плоскости балки
должны быть конструктивно увязаны с продольными перебор-
ками, имеющимися в пиках, или опираться на усиленную доко-
вую стойку.
На ледоколах зарубежной постройки поперечные переборки
часто подкрепляют только вертикальными стойками и реже вер-
тикальными стойками в сочетании с балками, устанавливаемыми
нормально к борту. В практике иностранного ледоколостроения
поперечные переборки обычно рассчитывают на гидростатиче-
ское давление.
Гофрированные поперечные переборки на ледоколах рас-
пространения не получили. Однако представляется целесообраз-
ным в средней части корпуса на мощных ледоколах участки
главных поперечных переборок, заключенные между продоль-
ными переборками, выполнять гофрированными. При этом гофры
следует располагать горизонтально, а переборку подкреплять
вертикальными рамными стойками. Прочность и устойчивость
гофрированных переборок должна быть не ниже, чем у соот-
ветствующих главных поперечных переборок обычной кон-
струкции.
На многих ледоколах, преимущественно отечественных и
американских, практикуется по всей длине между фор- и ахтер-
пиками устанавливать продольные переборки, образующие
двойной борт.
Продольные переборки выполняют плоскими и подкрепляют
вертикальными стойками, которые конструктивно перевязывают
с поперечным набором борта и палуб.
Толщину листов и размеры стоек продольных переборок на-
значают согласно Правилам Регистра СССР. Листы этих пере-
борок обычно располагают длинными кромками горизонтально,
что дает возможность менять толщину листов по высоте пере-
борки.
207
§ 23
Штевни и кронштейны
гребных валов
Штевни ледоколов подвержены
воздействию огромных нагрузок, возникающих при ударах о
лед, поэтому их конструкция должна отличаться особой проч-
ностью и жесткостью.
Форштевни ледоколов выполняют из стального литья или
поковок. Кованые форштевни обладают более высокой проч-
ностью при действии ударных нагрузок, чем литые, так как ко-
ваная сталь отличается высокой вязкостью и меньшей склон-
ностью к образованию трещин. Изготовление кованых штевней
сложной конфигурации затруднительно, поэтому на ледоколах
преимущественное распространение получили литые форштевни.
На ледоколах I и II классов форштевни обычно делают состав-
ными из нескольких отдельных частей, что позволяет упростить
технологию их изготовления и облегчить транспортировку и
монтаж. Отдельные части составного штевня соединяют между
собой при помощи электрошлаковой сварки пластинчатыми элек-
тродами или термитной сварки сталью такого же состава, что и
материал отливки. На рис. 111 показан общий вид лито-сварного
форштевня портового ледокола Василий Прончищев и канадского
ледокола Ибервилль.
Литой или кованый форштевень ледоколов I и II классов
должен простираться не менее чем на 1 м, а на ледоколах III
класса — на 0,75 м выше ватерлинии, соответствующей наиболь-
шей осадке.
Площадь поперечного сечения форштевня в районе ледового
пояса должна быть не менее вычисленной по формуле
F = а + Ьк-1(Г2 см2,	(118)
где А — полное водоизмещение ледокола;
а, b — численные коэффициенты, значения которых приве-
дены в табл. 22.
Таблица 22
Значения коэффициентов а, Ь, £р и kc
Класс ледокола	а	ь		*р	
	Д с 2500 т Д>2500 т	А <2500 т	Д>2500 т		
I	—	700			3,0	3,5	2,5
II	—	590	—	3,0	2,5	2,0
III	135	250	9,0	4,0	2,0	1,75
208
209
Для надлежащей передачи на смежные конструкции внешних
нагрузок, действующих на форштевень, необходимо обеспечить
его надежное соединение с палубами, платформами, вертикаль-
ным килем, бортовыми стрингерами и другими конструкциями
корпуса. С этой целью у литого форштевня предусматривают
поперечные ребра, отлитые заодно с основной балкой штевня
и расположенные на незначительном расстоянии друг от друга.
К этим ребрам присоединяются флоры и форпиковая переборка.
Продольное ребро форштевня на участке, расположенном в
корму от таранной переборки, крепят к вертикальному килю.
В форпике к продольному ребру штевня приваривают продоль-
ную переборку, которая простирается от таранной переборки
до палубы, расположенной выше ледового пояса. Бортовые
стрингеры обоих бортов соединяют брештуками, которые крепят
к форштевню сваркой. Листы наружной обшивки приваривают
к форштевню встык, а сварные швы тщательно сглаживают.
Выше ледового пояса форштевень переходит в так называе-
мый «мягкий» нос, который представляет сварную листовую
конструкцию. Толщина гнутых листов должна быть равна тол-
щине наружной обшивки ледового пояса, однако может быть не
более 50 мм. Указанную толщину постепенно уменьшают до
толщины листов наружной обшивки у верхней палубы. Гнутые
листы должны быть подкреплены в диаметральной плоскости
вертикальным листом и горизонтальными бракетами, установ-
ленными не реже чем через 600 мм. Длина каждой бракеты —
не менее 600 мм. Толщину вертикального листа и горизонталь-
ных бракет принимают такой же, как толщину вертикального
киля.
Ахтерштевень ледокола, так же как и форштевень, выпол-
няют стальным литым или кованым из нескольких частей, сва-
ренных между собой (см. рис. 144). Конфигурация ахтерштевня
зависит от размеров и формы руля, от диаметра, числа и распо-
ложения гребных винтов и от формы кормовых образований
корпуса. Для того чтобы защитить руль от повреждения льдом
при заднем ходе, на ледоколах всех классов ахтерштевень должен
иметь выступ — так называемый «ледовый зуб». Для защиты
руля при касании кормой грунта подошве ахтерштевня следует
придавать подъем в корму с уклоном 1 : 10 или 1 : 8.
Площади поперечного сечения рудерпоста и старнпоста мо-
гут быть определены по формулам:
Fp = Vo--	(II9>
Fc = kcF0,	(120)
где F(} — площадь поперечного сечения ахтерштевня, оп-
ределяемая по Правилам Регистра СССР для
судна, не имеющего ледовых подкреплений;
210
kp и kc — коэффициенты, численные значения которых при-
ведены в табл. 22.
Гребные валы ледоколов, расположенные в диаметральной
плоскости, проходят в дейдвудных трубах, один конец которых
закреплен в яблоке старнпоста, а другой — на переборке ах-
терпика. Бортовые гребные валы в месте выхода из корпуса про-
ходят внутри выкружек, которые образуют вместе с наружной
обшивкой «штаны». Концы бортовых гребных валов поддержи-
ваются дополнительными опорами — кронштейнами, которые
Рис. 112. Кронштейн бортового гребного вала ледокола
Москва
располагаются в концевой части «штанов» и образуют вместе
с ними единую конструкцию. Кронштейны представляют собой
стальные отливки, сечениям которых придается обтекаемая
форма. В верхней части кронштейны имеют расширение, пред-
назначенное для надежного крепления к корпусу. Кронштейны
валов правого и левого бортов в отдельных случаях соединяют
между собой при помощи балки (рис. 112). Прочные размеры
кронштейнов определяют расчетом с использованием методики,
предложенной Ю. А. Шиманским. Однако при расчете кронш-
тейнов валов ледокола, являющихся частью «штанов», эту ме-
тодику можно рассматривать лишь как приближенную. В каче-
стве расчетных усилий принимаются усилия, возникающие при
ударе о лед или при повреждении лопасти гребного винта.
Прочность кронштейнов должна превышать прочность греб-
ного вала, рассчитанного на действие того же усилия.
211
ГЛАВА VII
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
УСТАНОВКА
§ 24
Выбор типа
энергетической установки
Плавание во льдах предъявляет
особые требования к энергетической установке ледокола. От
правильного выбора элементов установки в значительной сте-
пени зависит экономичная и безаварийная работа ледокола.
Одно из основных требований, предъявляемых к энергетиче-
ским установкам ледокола,— необходимость автоматического
поддержания постоянства мощности гребной установки во всем
диапазоне изменения режимов работы двигателя — от швартов-
ного до хода на свободной воде (рис. 113). Такое требование вы-
текает из условий работы гребной установки во льдах, когда
сопротивление движению ледокола даже за сравнительно не-
большой отрезок времени меняется в широком диапазоне, что,
в свою очередь, приводит к изменению скорости движения ле-
докола и к изменению момента сопротивления вращению греб-
ного винта.
Как известно, момент сопротивления вращению гребного
винта на свободной воде определяется как
М	(121)
где /?2 — коэффициент момента, зависящий от относительной
поступи винта %р, т. е. k2 = f (\);
р — плотность воды;
DB—диаметр винта;
пв — угловая скорость вращения винта.
В свою очередь, относительная поступь винта является функ-
цией скорости поступательного движения винта относительно
воды 1/р. Таким образом, характеристика гребного винта (т. е.
зависимость момента сопротивления вращению винта от скоро-
212
сти его вращения) меняется с изменением поступательной ско-
рости ледокола.
На рис. 113 приведена реверсивная характеристика, помещен-
ная для удобства рассмотрения целиком в одном квадранте.
На участке АВС происходит торможение винта, а на участке
CD — разгон в направлении, соответствующем заднему ходу.
Для эффективного преодоления сопротивления тяжелого
льда гребная установка ледокола должна развивать полную
мощность при работе гребного винта с характеристикой, близ-
кой к швартовной. С другой стороны, для достижения максималь-
ной скорости при ходе на сво-
бодной воде и в легких ледовых
условиях гребная установка дол-
жна также развивать длительно
полную мощность при работе
гребного винта с характеристи-
кой хода в свободной воде. По-
этому для эффективного исполь-
зования мощности главных дви-
гателей и увеличения средней
скорости движения ледокола не-
обходимо поддерживать постоян-
ной заданную мощность гребной
установки. Ручная регулировка
при этом практически неосущест-
вима, так как невозможно не-
прерывно следить за изменением
скорости судна и момента сопро-
тивления вращению винта. Вы-
Рис. 113. Характеристики греб-
ного винта ледокола
/ — швартовная; II — ход на свободной
воде; III — реверсивная; IV — прн по-
стоянной мощности
полнение этого требования должно осуществляться автоматиче-
ски, с помощью системы регулирования гребной установки.
Как отмечалось выше, при работе в тяжелых льдах особенно
в сплоченных и торосистых, ледоколы сравнительно часто за-
клиниваются. Обеспечение максимального упора, создаваемого
движителем при работе гребной установки на задний ход, в этом
случае играет большую роль. Поэтому гребная установка должна
развивать полную мощность и упор как на переднем, так и на
заднем ходу.
Условия эксплуатации во льдах требуют от ледокола высо-
кой маневренности. Особенно важно, чтобы ледокол мог быстро
изменять направление движения. Работа гребных установок
ледоколов характеризуется частыми изменениями режимов и
направления вращения гребных винтов (реверсами). Так, в арк-
тическую навигацию 1966 г. при вскрытии припайного льда
Енисейского залива, производившемся ледоколом Киев набе-
гами, его гребная установка более трех суток непрерывно ра-
ботала полной мощностью в переходных режимах. При этом про-
213
должительность каждого цикла (разгон — продвижение во
льду — отход назад) составляла около 4,5 — 5 мин, а среднее
количество реверсов в час — 24—27.
Маневренность ледокола в значительной степени зависит
от времени реверса его гребной установки. Реверс судна при-
нято подразделять на этапы: 1) реверс гребного винта, 2) про-
цесс торможения судна и 3) процесс разгона судна в обратном
направлении.
Время реверса гребного винта на свободной воде мало по
сравнению с временем торможения судна, особенно при большой
начальной скорости. Гребной винт изменяет направление вра-
щения и набирает полные обороты заднего хода за время, в те-
чение которого судно успевает лишь незначительно снизить по-
ступательную скорость своего движения. Время торможения
судна при реверсах на свободной воде обычно в несколько де-
сятков раз больше времени переходного процесса в гребной уста-
новке, а работа гребного привода на реверсивных характери-
стиках может считаться установившимся режимом с медленно
меняющейся по мере снижения скорости судна характеристикой
гребного винта.
Во время работы в тяжелых льдах скорость поступательного
движения сравнительно мала, а сопротивление движению очень
велико. Время останова ледокола при реверсе в этом случае со-
измеримо со временем переходного процесса в гребной установке
(см. § 8). Так, при реверсе гребной установки ледокола Киев,
продвигающегося непрерывным ходом в сплошных льдах тол-
щиной около 1,5 ж, торможение гребного винта и останов ледо-
кола происходили почти за одинаковое время (около 3 сек), а
движение назад ледокол начинал через 5 сек после начала ма-
невра.
Неустановившиеся режимы работы гребной установки ледо-
кола при плавании во льдах надо рассматривать не как случай-
ные, а как нормальные, часто повторяющиеся. Режим реверса
является для гребной установки особенно тяжелым, так как при
этом значительно возрастает моментсопротивления вращениюгреб-
ного винта (см. рис. 113; кривую III). Поэтому для ледоколов не-
обходимо применять такие системы управления и регулирования
гребных установок, при которых характер протекания переход-
ных процессов оказывался бы оптимальным, а их регулировка—
автоматической. Характер протекания переходных процессов
во времени обусловливает в конечном итоге Надежность работы
гребной установки, от которой в значительной степени зависит
экономическая эффективность работы ледокола. Таким образом,
расчетное определение переходных процессов гребной установки
ледокола имеет первостепенное значение.
Специфическим условием эксплуатации гребной установки
ледокола является ее работа в режиме взаимодействия гребного
214
винта со льдом. Этот режим является наиболее тяжелым как для
движительного комплекса, так и для энергетической установки
в целом. Зачастую следствием его оказываются повреждения
винтов и валов, выводящие суда из эксплуатации.
При плавании ледоколов во льдах часто возникают удары
лопастей гребного винта о льдины. При этом момент сопротив-
ления вращению винта резко возрастает, что влечет за собой бы-
строе изменение скорости вращения, а в отдельных случаях,
несмотря на наличие значительного вращающего момента на
гребном валу, — даже полную его остановку (так называемое
заклинивание винта).
Исследованию процессов взаимодействия винта ледокола со
льдом, выяснению их физической сущности и определению на-
грузок, возникающих на лопастях винта, были посвящены мно-
гочисленные натурные испытания ледоколов. В процессе испы-
таний осциллографировались основные параметры гребной уста-
новки, измерялась скорость судна, производились фото- и ки-
носъемка, зарисовка льдин, побывавших в контакте с гребным
валом.
Основываясь на результатах этих исследований, можно пред-
ложить следующую условную классификацию процессов взаимо-
действия гребного винта со льдом.
1.	При работе гребного винта в сплоченных мелкобитых и
набивных льдах на его лопасти действует дополнительный мо-
мент сопротивления вращению, постепенно снижающий скорость
вращения гребного двигателя. Уменьшение этой скорости зави-
сит от способности двигателя изменять (или сохранять неиз-
менным) вращающий момент, т. е. от вида статической характе-
ристики двигателя и динамических свойств всей системы. В
этом случае режим работы гребного винта уподобляется работе
в жидкой среде повышенной плотности, а момент сопротивления
его вращению оказывается пропорциональным квадрату ско-
рости вращения [31].
2.	При непрерывном движении ледокола в ровном сплошном
льду наблюдаются периодические изменения угловой скорости
вращения гребного винта (рис. 114), которые, как правило, имеют
четвертый порядок (винты всех современных ледоколов четырех-
лопастные). Это свидетельствует о том, что каждая лопасть греб-
ного винта в определенном положении приходит в контакт со
льдом, разрушает его и, повернувшись на некоторый угол, вы-
ходит из контакта, продолжая вращение в свободной воде. В со-
ответствии с этим момент сопротивления сильно возрастает во
время контакта лопасти со льдом и уменьшается при ее вращении
в свободной воде.
Если сила, необходимая для разрушения льда лопастью,
вращающейся с заданной угловой скоростью, больше силы,
необходимой для того, чтобы отбросить льдину, последняя
215
2000
1000
0	12	3	4
Ъ,сек
Рис. 114. Осциллограмма работы носо-
вого винта гребной электрической уста-
новки (ГЭУ) ледокола Капитан Воро-
нин при взаимодействии винта со льдом
I — ток главной цепи; U, п, in „ — соответ-
В» д
ственно напряжение, скорость вращения и ток
возбуждения гребного электродвигателя

будет отброшена в сторону или притоплена без разрушения.
Если величина и продолжительность действия момента сопро-
тивления превысят некоторые критические значения, гребная
установка окажется не в состоянии продолжительное время прео-
долевать дополнительную (ледовую) нагрузку и окажется за-
торможенной, несмотря на наличие вращающего момента на
валу гребного двигателя. Гребной винт заклинится. Время за-
клинивания и угол поворота за этот период будут зависеть от
статической характеристи-
ки гребного двигателя, ди-
намических свойств систе-
мы двигатель — винт, за-
паса кинетической энергии
вращающихся масс систе-
мы, величины дополнитель-
ного момента сопротивле-
ния и продолжительности
его действия и т. п.
На многих осциллограм-
мах отмечаются не столь
резкие, как на приведенном
рис. 114, практически не-
прерывные в течение до-
вольно продолжительного
времени падения угловой
скорости вращения. Они
объясняются тем, что одно-
временно в контакте со
льдиной оказывается не
одна, а две или более лопа-
стей, вследствие чего ха-
рактер уменьшения угловой скорости вращения гребного винта
оказывается более плавным.
3.	При работе в сплоченных крупно-мелкобитых торосистых
льдах (особенно при сжатии) общая картина взаимодействия
гребного винта со льдом в целом подобна картине, имеющей место
в ровных сплошных льдах. Однако в данном случае резко на-
рушается периодичность процесса взаимодействия гребного
винта со льдом. Наблюдения за работой гребных электрических
установок ледокола в таких ледовых условиях показали, что
лопасти гребных винтов, как правило, прорезывают и фрезе-
руют попавшие под них льдины. Момент сопротивления враще-
нию винта в этом случае возрастает до значительных пределов.
Величина врезания лопастей в тело льдины (или соответствую-
щий ей шаг фрезерования льда лопастью) зависит в основном
от скорости продвижения ледокола, числа лопастей и скоро-
сти вращения гребного винта; она может быть выражена
216
формулой
Sk = ^,	(122)
где SK — шаг фрезерования льда лопастями винта, м;
V — скорость ледокола, м)сек\
пв — скорость вращения гребного винта, 1/сек;
z — число лопастей гребного винта.
Как показали многочисленные наблюдения, максимальное
врезание при фрезеровании льдин кормовыми винтами ледокола
не превосходит 500—800 жж, что подтверждается также резуль-
татами доковых осмотров винтов, так как концы лопастей на
расстоянии примерно 1/3—1/2 радиуса винта, считая от пе-
риферии, до блеска отшлифовываются льдом. На этих же участ-
ках часто отмечаются повреждения кромок лопастей в виде щер-
бин и наклепа.
Максимальная глубина врезания в лед лопастей носовых вин-
тов может быть принята равной длине лопасти.
Систематизация и анализ материалов, относящихся к ледо-
вым повреждениям гребных винтов и валов ледоколов, позволили
установить, что большинство из них произошло либо после оста-
новки винта, либо в момент, когда направление вращения винта
не соответствовало направлению движения ледокола (например,
когда винт работал на передний ход, а судно по инерции двига-
лось назад, или наоборот). Остановка гребного винта при дви-
жении ледокола очень опасна, поскольку в этом случае лопасти
буксируют встречные льдины, не разрушая и не отбрасывая их.
Следует учитывать, что попавшая под лопасть крупная льдина
может упираться в кромку канала. В этом случае силы, воспри-
нимаемые лопастью, оказываются настолько большими, что ча-
сто вызывают повреждение винта или вала. Желательно поэтому
так проектировать гребную установку, чтобы она обеспечивала
вращающий момент на валу, превышающий момент, необходи-
мый для разрушения льда, попадающего под лопасти гребного
винта.
В технической литературе приводятся весьма противоречи-
вые данные о скорости наброса момента сопротивления на греб-
ной винт при взаимодействии его со льдом. Так, многие авторы
время нарастания момента сопротивления от его номинального
значения до максимального полагают равным 0,5—1,5 сек.
Однако эти цифры не являются предельными.
При испытании гребной электрической установки ледокола
Ленинград в арктическую навигацию 1964 г. отмечались значи-
тельно большие скорости наброса момента сопротивления на
гребной винт 16].
На рис. 115 приведена осциллограмма, характеризующая
работу ГЭУ ледокола Ленинград при попадании льдины под
217
лопасти винта. Из рисунка видно, что за время 0,05 сек момент
увеличился приблизительно в 3,8 раза (от 0,8 до 3,03 номиналь-
ного момента), т. е. скорость нарастания момента сопротивления
при попадании льда под лопасти винта составляла \mj\t = 43.
Есть основания полагать,
что данный режим работы не
является предельным. При
эксплуатации ледоколов, ве-
роятно, встречаются и боль-
шие скорости нарастания мо-
мента сопротивления. Поэтому
при проектировании энергети-
ческих установок ледоколов
наброс момента сопротивле-
ния, обусловленного взаимо-
действием гребного винта со
льдом, следует представлять
в виде возмущающего воздей-
ствия, изменение которого но-
сит скачкообразный характер.
В табл. 23 и на рис. 116
,	показаны изменения основных
Г’й I 2 j 4 j t^cex параметров гребных электри-
ческих установок различных
схем при разных видах взаи-
модействия гребного винта со
льдом.
Из табл. 23 видно, что при-
менение быстродействующих
систем регулирования на ато-
моходе Ленин существенно
снижает всплески тока в глав-
ной цепи даже при значитель-
ных моментах, обусловленных
попаданием льда под лопасти
винта.
Применение обычных двух-
и трехобмоточных возбудите-
лей не обеспечивает сохране-
- I V
- J
“2,0 [
Рис. 115. Осциллограмма работы ГЭУ
ледокола Ленинград при взаимодей-
ствии винта со льдом
тс, н /Гсдин — соответственно момент
сопротивления, движущий и динамический
моменты в относительных единицах
ния динамических всплесков тока главной цепи в допустимых
пределах. Так, например, при испытаниях во льдах ледоколов
типа Капитан Белоусов в 1956 г. максимальная защита только
за двое суток сработала 92 раза, а в 1958 г. за трое суток —
около 200 раз. При этом отмечено 18 полных заклиниваний греб-
ного винта.
Таким образом, режим работы гребных установок ледокола
при взаимодействии гребного винта со льдом следует рассматри-
218
Таблица 23
Изменение основных параметров гребных электрических установок
ледоколов при взаимодействии винта со льдом
(по данным осциллограмм)
Название ледокола	X S 1 =	«и Си о	V, уз	^макс		^в. д. макс	о й	Мл. макс	о 5	Мл. макс	§	
											д 3 S	£ СЗ S R
Уинд	1-0	4,08	2,0	1,65		1,18		3,64		2,32		79,5
Капитан Белоу- сов'	1—0,85	0,82	4,1	2,30		1,30		4,16		3,28		112,0
правый носовой	1—0	4,58	3,2	3,88		1,20		5,02		3,61		54,3
ГЭД	1—0,39	2,76	2,7	2,59		1,23		3,74		4,29		64,2
правый кормовой	1-0	3,40	1,0	2,71		1,00		3,72		1,41		33,5
ГЭД	1-0	5,10	1,0	2,67		1,00		3,39		1,22		29,1
Москва	1—0,05	4,10	—-	2,00		1,11		2,15		2,65		88,0
(левый бортовой	1—0,18	6,20	—	1,72		1,09		1,74		2,Н		72,3
ГЭД)	1—0,07	4,50	5,0	2,55		1,08		2,05		1,95		70,2
Ленин	1-0,52	3,2	3,5	1,56		2,34		1,78		1,68		79,3
(левый бортовой ГЭД) Т ерек	1—0,62	5,0	3,5	1,4		1,0		1,52		1,42		67,0
	1—0,52	4,4	3,3	2,3		1,0		2,40		2,01		5,43
	1—0,62	5,1	3,1	2,05		1,0		2,10		1,52		4,1
Примечания 1. Мл— момент, обусловленный попаданием льда под лопасти
вннта.
2. Индекс «О» характеризует процесс работы установки перед взаимодействием
винта со льдом.
3. ГЭД — гребной электродвигатель.
вать как один из основных при выборе оборудования гребных
установок и особенно системы регулирования.
Паросиловые установки с поршневыми машинами на-
ходили широкое применение вплоть до сороковых годов нашего
столетия. Паровые поршневые машины удовлетворяют ряду ос-
новных требований, предъявляемых к энергетическим установ-
кам ледоколов. Так, они позволяют развивать полную мощность
во всем диапазоне изменения режимов работы гребных винтов —
от плавания в свободной воде до швартовного режима, имеют
удовлетворительные реверсивные характеристики, обеспечивают
повышенный вращающий момент при попадании льда под ло-
пасти винта, а также выдерживают нагрузки от ударов гребного
винта о лед. Из рис. 117, на котором показаны характеристики
гребного винта и судовых гребных двигателей различных ти-
пов, видно, что паровая поршневая машина развивает при не-
изменном положении органов управления практически постоян-
ный вращающий момент (кривая V) и при повышении степени
219
Рис. 116. Режим работы гребной электрической установки при
взаимодействии винта со льдом
Рис. 117. Зависимость момента (а) и мощности (б) от скорости вращения
гребиого винта
/ — ход на свободной воде; II — швартогная; III — работа винта в шуге; IV — ха-
рактеристики постоянной мощности; V — паровая поршневая машина; VI — паровая
поршневая машина при изменении наполнения; VII — паровая турбина; VIII —
дизель
220
наполнения в значительной мере его увеличивает. Тем не менее
паровая поршневая машина имеет в современных энергетических
установках весьма ограниченное применение из-за низкой эко-
номичности и неблагоприятных весо-габаритных показателей.
Даже если применить паровые поршневые машины прямоточ-
ного типа с водотрубными котлами на высокое давление пара
(31 kscIcm2), при мощности около 15000 л. с. установка будет иметь
средний удельный расход топлива на все судовые
нужды 0,390 кгс!л. с.-ч против 0,226 кгс!л. с.-ч у дизель-электри-
ческой установки [34].
Последний крупный ледокол с паровыми поршневыми ма-
шинами Д' Ибервилль был построен в 1953 г. в Канаде. На ледо-
коле установлены две прямоточные поршневые шестицилиндро-
вые машины мощностью по 5000 л. с. каждая и восемь огнетруб-
ных котлов, работающих на жидком топливе при давлении пара
14,5 кгс/см? и температуре 320° С. Управление главными маши-
нами — дистанционное, из ходовой рубки.
Турбинные установки имеют ряд важных преимуществ:
практически неограниченную мощность, сконцентрированную
в одном агрегате, большую перегрузочную способность и высокий
срок службы. Из рис. 117 видно, что с уменьшением скорости
вращения турбины ее вращающий момент при неизменном по-
ложении органов регулирования возрастает. На ледоколах тур-
бинные установки совмещают с электропередачей мощности
к винтам. Крупным недостатком паротурбинной установки
с электроприводом является сравнительно высокий удельный рас-
ход топлива.
Первые советские проекты турбоэлектрических установок
для ледоколов были выполнены перед Великой Отечественной
войной. Эти проработки использованы при проектировании и
строительстве атомохода Ленин — первого в мире ледокола,
оборудованного турбоэлектрической установкой.
В 1967 г. в Канаде построен ледокол Луи С. Сан-Лоран с па-
ротурбинной энергетической установкой на обычном минераль-
ном топливе мощностью 24 000 л. с. Энергетическая установка
ледокола состоит из трех водотрубных котлов, работающих на
жидком топливе, трех главных турбогенераторов и трех гребных
электродвигателей. Современная паротурбинная установка мо-
жет конкурировать с дизельной лишь при большой мощности
ледокола, когда преимущества паровых турбин могут быть реа-
лизованы наиболее полно.
В настоящее время в СССР и за рубежом основным типом пер-
вичного двигателя ледоколов является дизель. Это объяс-
няется тем, что дизельные установки обладают большей эконо-
мичностью и сравнительно небольшим удельным весом. При не-
посредственном соединении дизеля с винтом мощность дизеля
изменяется в соответствии с характеристикой винта. Любое из-
221
менение момента сопротивления на гребном винте приводит к из-
менению режима работы дизеля. При снижении скорости враще-
ния удельный расход топлива увеличивается, следовательно
понижается к. п. д. дизеля.
При неизменном положении органов регулирования дизель
имеет практически постоянный вращающий момент во всем ра-
бочем диапазоне скорости вращения (это справедливо для не-
форсированных двигателей, в то время как у дизелей, имеющих
наддув, величина момента при уменьшении скорости вращения
несколько снижается, из-за уменьшения коэффициента избытка
воздуха). Даже при неизменном вращающем моменте дизель
на швартовном режиме теряет до 40% располагаемой мощности
(см. рис. 117). При остановке винта, заклиненного льдом, дизель
останавливается, и пустить его в этом случае вряд ли возможно.
Дизельная установка не обладает достаточно высокими ревер-
сивными характеристиками, и, следовательно, использование
на ледоколах прямой передачи мощности от дизеля на гребные
винты не отвечает основным требованиям, предъявляемым
к энергетической установке ледокола. Поэтому в современных
энергетических установках ледоколов дизель применяется в соче-
тании с электрической передачей мощности на гребные винты.
Использование ядерного топлива для энергетической уста-
новки ледокола обусловлено рядом важных преимуществ, ко-
торыми обладает ледокол с атомной установкой
по сравнению с ледоколом, оборудованным обычной энергети-
ческой установкой. Основное из этих преимуществ — высокая
концентрация энергии в ядерном топливе, которая позволяет
свести до минимума вес запаса топлива и за счет этого в зна-
чительной мере увеличить дальность и автономность плавания.
Первым гражданским судном с атомной установкой является
ледокол Ленин. Его автономность при работе энергетической
установки полной мощностью достигает 12 месяцев.
Суда с атомными энергетическими установками по сравне-
нию с обычными судами имеют ряд важных преимуществ: вы-
сокую концентрацию энергии в ядерном топливе, позволяющую
исключить его запас и увеличить грузоподъемность судна; уве-
личенное время между буксировками (до 2—3 лет); каналы и
механизмы подачи воздуха и каналы выхлопных газов могут
быть упразднены, что упрощает герметизацию судов; возмож-
ность увеличения мощности двигателей без ощутимого сокра-
щения объема судна.
Атомная энергетическая судовая установка требует мощной
биологической защиты, что увеличивает ее вес и усложняет уста-
новку; она нуждается в обслуживающем персонале высокой ква-
лификации, требует постройки специальных баз для перезарядки,
обслуживания и ремонта. Однако совершенствование атомных
222
установок приводит к постепенному устранению указанных не-
достатков. Удачный опыт эксплуатации атомохода Ленин по-
зволяет уверенно рекомендовать атомную энергетическую уста-
новку для новых мощных ледоколов. Для средних и вспомога-
тельных ледоколов предпочтение пока следует отдавать дизель-
ным установкам с электрической передачей мощности к гребным
винтам.
§ 25	Гребные
электрические установки
Энергетические установки, в ко-
торых мощность от главных двигателей передается к гребным
винтам с помощью электропередачи, принято называть гребными
электрическими установками (ГЭУ).
Электрическая передача позволяет обеспечить выполнение
одного из основных требований, предъявляемых к энергетической
установке ледокола,— сохранения постоянства мощности глав-
ного двигателя при изменениях момента на гребном винте.
Наибольшее распространение получили следующие схемы
ГЭУ:
1.	С регулированием магнитного потока гребного электро-
двигателя (ГЭД) при постоянном магнитном потоке генератора.
2.	С регулированием магнитного потока главного генера-
тора при постоянном магнитном потоке ГЭД.
3.	С регулированием магнитных потоков как генератора, так
и ГЭД.
Примером схем первого типа, с автоматическим регулирова-
нием магнитного потока ГЭД, является схема, примененная на
ледоколах типа Уинд (рис. 118), с использованием быстродейст-
вующего регулятора типа «Сильверстат». Магнитопровод этого
регулятора имеет две обмотки. Одна из них (ОН) подключена
к зажимам якоря Д ГЭД, и ее ток пропорционален напряжению
на якоре. Вторая обмотка (ОТ) подключена на падение напряже-
ния в добавочных полюсах ДП ГЭД, и ее ток пропорционален
току главной цепи. Ампер-витки обмотки ОТ создают магнитный
поток, противоположно направленный потоку, создаваемому
ампер-витками обмотки ОН. Суммарный магнитный поток обеих
обмоток воздействует на якорь регулятора Р, который при пе-
ремещении замыкает или размыкает пластинчатые пружинящие
контакты, подключенные к секциям реостата гр. При номиналь-
ных значениях тока и напряжения ГЭД якорь регулятора за-
нимает положение, обеспечивающее протекание номинальной
силы тока в обмотке возбуждения электродвигателя ОВД и,
следовательно, номинальную величину вращающего момента.
При внезапном возрастании момента сопротивления на греб-
ном винте, в первый период обороты гребного вала и напряжение
223
генератора остаются постоянными, а ток в главной цепи резко
возрастает. Пропорционально увеличению тока главной цепи
увеличивается и ток в токовой обмотке регулятора ОТ. При
этом уменьшается магнитный поток в магнитопроводе, а следо-
вательно, и сила притяжения якоря регулятора. В результате
якорь отклоняется и замыкает некоторую часть пружинящих
контактов, шунтируя тем самым отдельные секции реостата.
Это вызывает увеличение тока возбуждения ГЭД и соответст-
венно снижение скорости его вращения. Мощность, потребляе-
мая ГЭД, останется при этом примерно постоянной, так как на-
Рис. 118. Схема электродвижения
ледокола типа Уинд
Рис. 119. Схема электродвиже-
ния ледокола Капитан Белоусов
пряжение генератора почти не изменяется. Регулятор будет
усиливать возбуждение до тех пор, пока ток главной цепи не
достигнет номинального значения.
При уменьшении момента сопротивления, приложенного
к винту, ток главной цепи уменьшается. При этом размагничи-
вающее действие токовой обмотки ОТ регулятора уменьшится
и якорь разомкнет некоторую часть пружинящих контактов.
Сопротивление реостата в цепи возбуждения ГЭД увеличится,
ток возбуждения уменьшится, а скорость вращения возрастет.
Мощность, потребляемая ГЭД, вновь сравняется с номинальной.
Таким образом, применение регулятора позволяет полностью
использовать номинальную мощность установки на всех режи-
мах плавания без перегрузки первичных двигателей.
Примером схем второго типа, с автоматическим регулирова-
нием магнитного потока главного генератора, может служить
схема, примененная на ледоколе Капитан Белоусов. Здесь при-
менена система возбуждения и регулирования с использованием
быстродействующих регуляторов (рис. 119).
224
Для питания обмоток возбуждения главных генераторов
ОВГ применены двухобмоточные возбудители ВГ. Одна из об-
моток, противокомпаундная (ПКО), включена на падение напря-
жения в дополнительных полюсах ДП и ГЭД. Другая — обмотка
управления ОУ получает питание от поста управления ПУ через
быстродействующий регулятор гр. Быстродействующий регуля-
тор и обмотка ПДО предназначены для ограничения тока в глав-
ной цепи при изменяющемся моменте сопротивления. При уве-
личении тока в главной цепи выше номинального усиливается
действие обмотки ПДО, включенной навстречу обмотке управ-
ления. В результате снижается напряжение на главном генера-
торе Г, а следовательно уменьшается скорость вращения ГЭД,
что предохраняет первичные двигатели от перегрузки. Быстро-
действующий регулятор начинает действовать при токе, боль-
шем номинального. Пружина регулятора стремится повернуть
подвижный контакт гр в положение, при котором возбуждение
генератора будет наибольшим. Обмотка регулятора включена
на падение напряжения в дополнительных полюсах ГЭД, и
поэтому она обтекается током, пропорциональным току главной
цепи. При наличии тока в главной цепи на якорь регулятора Др
действует вращающий момент, которому противодействует мо-
мент пружины. Когда ток главной цепи достигнет величины, на
которую настроен регулятор, момент, создаваемый токовой ка-
тушкой, превзойдет момент пружины, вследствие чего подвиж-
ные контакты начнут перемещаться, вводя дополнительное со-
противление в обмотку ОУ. Ток в обмотке ОУ будет уменьшаться;
напряжение генератора тоже уменьшится. Процесс этот прекра-
тится, как только падение напряжения на дополнительных по-
люсах гребного электродвигателя достигнет величины, соответ-
ствующей номинальному току нагрузки.
Недостаток регуляторов— малая скорость реагирования, не
обеспечивающая поддержание стабильности тока главной цепи
при ударах льдин о лопасти винта, реверсах и т. д.
Примером схем третьего типа, с автоматическим регулиро-
ванием магнитного потока главных генераторов и гребного элек-
тродвигателя, может служить схема, примененная на ледоколе
Мурманск, Рассмотрим бортовой контур ГЭУ этого ледокола
(рис. 120), уделив внимание системе управления и регулирова-
ния ГЭУ.
Бортовой контур (рис. 120, а) состоит из двух главных ге-
нераторов Г, ГЭД—Д, возбудителей генераторов ВГ и двига-
теля ВД. Возбуждение агрегатов ВГ и ВД обеспечивается при
помощи управляемых (тиристорных) и неуправляемых (диодных)
выпрямителей. В свою очередь выпрямители получают питание
от вспомогательной трехфазной судовой сети. Необходимо от-
метить, что противокомпаундная обмотка ПДО действует только
в аварийном режиме, когда выходит из строя тиристорное воз-
225
буждение генераторов. При этом обмотки ОВВ1\... и 0ВВГ3,х
выполняют функции обмотки управления ОУ и шунтовой ОШ
соответственно.
Рис. 120. Схема электродвижеиия ледокола Мурманск-, а — прииципиаль
ная схема ГЭУ; б — блок-схема регулирования
Возбуждение ГЭД осуществляется следующим образом: от
вспомогательной сети переменного тока через выпрямитель И
(рис. 120, б) получает питание основная обмотка возбуждения
возбудителя 0ВВДО(.п. Возбудитель двигателя ВД возбуждается
и подает питание на обмотку возбуждения двигателя ОВД.
226
Другая обмотка ВД — дополнительная ОВВД^, — подго-
товлена к действию и работает только в динамических режимах.
При перекладке рукоятки поста управления ПУ получает пи-
тание обмотка возбуждения возбудителей главных генераторов
ОВВГп х или ОВВГ3 х. Эти обмотки получают питание от вспо-
могательной сети переменного тока через тиристорные выпрями-
тели 5а и 56. Возбуждается возбудитель генератора ВГ и подает
питание на обмотки возбуждения генератора ОВГ.
Схема предусматривает регулирование по постоянству мощ-
ности и по постоянству скорости. Эти режимы обеспечиваются
воздействием обратных связей (по току и напряжению главной
цепи, по скорости вращения ГЭД, по напряжению возбужде-
ния генераторов и току возбуждения двигателя) на возбуждение
ВГ и ВД. Например, при реверсе система регулирования рабо-
тает следующим образом. Рукоятка поста управления перекла-
дывается из положения «полный вперед» в положение «полный
назад». При этом на выходе поворотного трансформатора, жестко
связанного с постом управления, знак задающего сигнала из-
меняется на противоположный. Этот сигнал проходит через ре-
гулирующие блоки 1а—1в или 16—1в (первый случай — для
режима постоянства скорости, второй — для режима постоян-
ства мощности) на блоки управления 4а и 45 тиристорными вы-
прямителями 5а и 55. Блоки 4а и 46 воздействуют таким образом,
что тиристорный выпрямитель 5а, питающий обмотку возбужде-
ния переднего хода ОВВГп х, закрывается, а открывается вы-
прямитель 56. Такое переключение осуществляется при помощи
знакоинвертора 3. Генераторы возбуждаются в обратном направ-
лении, и происходит реверс ГЭД. При этом основные параметры
ГЭУ (скорость, ток, напряжение) резко изменяются. Ток глав-
ной цепи меняет знак и, достигнув максимальной величины, ос-
тается примерно на этом уровне значительное время. Несмотря
на сравнительно большой ток главной цепи, дополнительная
обмотка ГЭД почти до полной остановки винта не работает, т. е.
реверс происходит при постоянном потоке ГЭД. Объясняется
это тем, что в схеме предусмотрена корректировка работы до-
полнительной обмотки ОВВД^п в зависимости от обратной мощ-
ности.
В момент рекуперации логическое устройство обратной мощ-
ности 12 подает сигнал на блок регулирования 1г, который, воз-
действуя на схему управления тиристорного выпрямителя 5в,
запирает его. Когда заканчивается рекуперативный период,
вступает в действие дополнительная обмотка 0ВВДлОП, ток воз-
буждения ГЭД увеличивается, ток главной цепи уменьшается,
и вскоре основные параметры ГЭУ приближаются к нор-
мальным.
Более подробные сведения по гребным электрическим уста-
новкам можно найти в [19, 21, 28, 29).
227
К числу других типов передачи мощности от первичного дви-
гателя к гребному винту следует отнести гидравличе-
ские передачи. В судовых энергетических установках
используются передачи двух типов: гидравлические муфты и
гидротрансформаторы. Для энергетических установок ледоколов
представляют интерес в основном гидротрансформаторы и гид-
равлические преобразователи крутящего момента.
Гидротрансформаторы обладают способностью плавно изме-
нять передаточное отношение в зависимости от момента на ве-
домом валу при практически постоянной скорости вращения
первичного двигателя, т. е. обладают саморегулируемостью,
обеспечивая при этом удовлетворительные тяговые характери-
стики энергетической установки.
По сравнению с ГЭУ гидротрансформаторы имеют следующие
преимущества: меньшие вес и габариты, меньшую строительную
стоимость, меньший штат Обслуживающего персонала.
Однако гидротрансформаторы обладают и весьма существен-
ными недостатками: малой гибкостью схемы установки (так как
при гидропередаче каждый главный двигатель соединяется
только с одним гребным валом), сравнительно невысокой мощ-
ностью на заднем ходе (на 20—30% ниже, чем на переднем).
Кроме того, на парциальных нагрузках крутящий момент гид-
ротрансформатора при попадании льда под лопасти винта может
оказаться недостаточным, в результате чего возможна остановка
гребного винта и даже его поломка. Отсутствие практического
опыта работы судов с гидротрансформаторами в ледовых усло-
виях не позволяет дать исчерпывающего ответа о целесообраз-
ности их установки на ледоколах.
§ 26
Расчет
статических характеристик
гребных установок
Обоснованный выбор статиче-
ских характеристик является одной из основных задач проекти-
рования гребной установки. Для обычных транспортных судов
характеристики выбирают обычно по двум точкам, соответст-
вующим полной мощности при швартовном режиме и при ходе
на свободной воде. Для ледокола обычно назначают дополни-
тельно еще одну точку, соответствующую стоянке гребного дви-
гателя под током. Однако такой подход не удовлетворяет всем
реальным режимам эксплуатации ледокола.
Так, в частности, гребная установка ледокола не должна
допускать остановки гребного двигателя при попадании льда
под лопасти винта (см. § 24).
228
Статические характеристики гребной установки включают
как характеристики изменения момента сопротивления враще-
нию гребного винта в зависимости от его скорости при различ-
ных режимах работы Мс = f (пв), так и механические характе-
ристики гребного двигателя в тех же режимах п — f (Л4). Точки
пересечения кривых механических характеристик гребного элек-
тродвигателя с кривыми характеристик момента сопротивления
винта определяют установившиеся (статические) режимы ра-
боты гребной установки.
Исходными данными для расчета являются характеристики,
определяющие связь между моментом сопротивления вращению
винта и скоростью его вращения. Для ледокола это момент со-
противления гребного винта в свободной воде Мв = f (пв) и
момент сопротивления при взаимодействии винта со льдом Мл =
= f («в). т. е.
Мс = МБ + Мл = /(/гв).	(123)
Механическая характеристика гребной установки п = f (7И),
выбираемая по кривой Мс = f (пв), должна удовлетворять всем
эксплуатационным режимам работы установки. Поэтому для
выбора п = f (7И) необходимо построить суммарную характе-
ристику момента сопротивления.
Характеристику Мв определяют аналитическим методом
либо принимают по данным испытаний модели гребного винта
в бассейне (обычно при скорости хода ледокола V = 6 уз).
Для определения момента сопротивления, обусловленного
попаданием льда под лопасти винта, Мл = f (пв), можно вос-
пользоваться методикой, изложенной в [35]. При этом необхо-
димо знать как величину силы, направленной по касательной
к диску винта, так и плечо, на котором она приложена.
Сила, необходимая для разрушения льда, может быть опре-
делена по формуле
Р = Pf,	(124)
где р — удельное давление, соответствующее разрушению льда;
f — площадь поперечного сечения разрушаемого льда.
Наблюдение за разрушением льда лопастью винта показы-
вает, что этот процесс можно уподобить действию клина. При вре-
зании лопасти в лед происходит его смятие входной кромкой на
ширину, приблизительно равную толщине лопасти е, сопровож-
дающееся скалыванием. Поэтому силу, необходимую для разру-
шения льда, можно представить как равнодействующую двух
сил: силы смятия Рсм и силы скалывания Рск:
Р1=Рсм + Рск.	(125)
Сила смятия направлена по касательной к диску винта и
определяется выражением
^СМ “ Рсм/см “ PciACl	(126)
229
где рсм — удельное давление разрушения льда смятием, кото-
рое при расчете следует принимать равным
260 000 кгс/м,2\
ei — средняя толщина лопасти,
— глубина врезания лопасти винта в льдину, м.
Сила скалывания направлена под некоторым углом к силе
смятия. Проектируя силу скалывания на плоскость диска винта,
получим составляющую этой силы, которая создает момент со-
противления вращению:
Рек = РскГи tg а кге,	(127)
I
где рск — удельное давление разрушения льда скалыванием
(принимается равным 65 000 кге/м2);
V — скорость судна, м/сек;
z — число лопастей винта;
пв — скорость вращения винта, об/сек;
а — угол между плоскостью диска винта и касательной
к входной кромке лопасти.
Тогда
Р1 =	+ Рск'-л tg а кгс.	(128)
Сила по отношению к оси вращения винта приложена на
плече
м,	(129)
где D — диаметр винта, м.
Следовательно, момент сопротивления вращению
М'л = P1-RM кге-м.	(130)
Все сказанное относится к случаю, когда при разрушении
льда лопастями винта имеет место его скалывание и смятие. По-
скольку при попадании льда под лопасти винта скорость его
вращения снижается и соответственно увеличивается шаг скалы-
вания, при некоторой скорости вращения может иметь место
только смятие льда лопастью.
Сила, необходимая для разрушения льда смятием, может
быть определена по формуле
Pi = Рс/Лр sin сч
nB — kcig а.
кге, (131)
где Ьср — средняя ширина лопасти, At;
ах — шаговый угол расчетного сечения лопасти винта;
k — коэффициент, равный: k =-------------.
n(D — гл)
230
Выражение для момента сопротивления вращению винта
будет
Мл = Р2 кгс-м-	(132)
Следует отметить, что минимальные величины усилия смятия
и момента сопротивления будут соответствовать пв = — (т. е.
н
шагу нулевого упора), поскольку в этом случае проекция ши-
рины лопасти на плоскость смятия льда будет равна ех (И — шаг
винта).
Построив зависимости Мл = f (пв) и Мп = f (пв) и ограни-
чив их величиной минимального момента сопротивления, полу-
чим характеристику момента
сопротивления, обусловлен-
ного попаданием льда под
лопасти винта, в функции от
скорости его вращения (за-
штрихованная кривая на
рис. 121).
Суммарная характеристи-
ка момента сопротивления
гребного винта Л1С может
быть построена суммирова-
нием ординат характеристик
Ма и Л1Л согласно формуле
(123).
Механическую характери-
стику гребного электродвига-
теля можно выбирать, руко-
водствуясь следующими сооб-
Рис. 121. Момент на носовом гребном
валу ледокола Капитан Воронин*.
раЖСНИЯМИ'	О — расчетные данные; • — опытные
а) предельное значение данные
скорости вращения гребного
электродвигателя (например, случай потери гребного винта)
должно соответствовать требованиям Регистра СССР и техниче-
ским условиям на поставку гребного двигателя;
б) в диапазоне характеристик гребного винта от хода на сво-
бодной воде до швартовной механическая характеристика
должна совпадать с гиперболой постоянства мощности;
в) в диапазоне скоростей вращения гребного винта от пй1,
соответствующей швартовному режиму, до ng2, соответствующей
нулевому упору, механическая характеристика должна распо-
лагаться возможно ближе к гиперболе постоянства мощности
и пересекать характеристику Мс. При этом двигательный момент
гребного двигателя должен быть максимальным.
Выбор параметров и расчет характеристик гребного двига-
теля, генератора и систем возбуждения производят, исходя из
231
Рис. 122. Статические характеристики ГЭУ ледокола Москва
I — швартовная; II — прн ходе во льдах; III — прн ходе на свободной
воде; IV — М — f (п); V ~ Р — f (n); VI — Мс = / (п)
Рис. 123. Статические характеристики ГЭУ ледокола Капи-
тан Воронин
I — М — f (п) прн п = 400 об/мин; II — М = f (лг), п = 325 об/мин;
III — швартовная; IV — ход во льдах; V — ход на свободной воде;
VI - М л = / (л); VII - Мс = f (п)
232
указанных особенностей статических характеристик ГЭУ ледо-
колов. Правильность предложенной методики построения Мл =
= f (пв) можно подтвердить сравнением расчетных данных с ре-
зультатами натурных испытаний.
На рис. 121 построена расчетная характеристика для носо-
вого гребного винта ледокола капитан Воронин (глубина вре-
зания лопасти в лед— 1 м, скорость судна— 1,6 м/сек). На
этом же графике нанесены натурные точки ледового момента,
полученные при осциллографировании процесса взаимодействия
гребного винта со льдом. Схо-
димость опытных и расчетных
данных весьма удовлетвори-
тельна.
На рис. 122 построены
статические характеристики
режима взаимодействия греб-
ного винта со льдом для ле-
докола Москва при глубине
врезания, равной половине и
полной длине лопасти. Меха-
ническая характеристика ГЭУ
этого ледокола (кривая IV)
не имеет точек совместной
работы с кривой VI. На прак-
тике это приводит к частым
случаям заклинивания греб-
ных винтов. Штриховой ли-
нией на рис. 122 обозначена
О 20 00 60 во 100 120 100 180
п,об/мин
Рис. 124. Статические характери-
стики ГЭУ атомохода Ленин
механическая характеристика
ГЭД, которая исключает за-
клинивание гребного винта. I ~ швартовная; II — прн ходе во льдах;
В	,	« III — прн ходе на свободной воде: IV —
отличие от фактической м = f <пу. v - мс = f $
кривой IV,желательная форма
механической характеристики на некотором участке (она является
продолжением гиперболы постоянства мощности и показана на
рисунке штриховой линией) пересекает кривую VI в точке А и
обеспечивает в этой точке достижение максимального момента.
На рис. 123 построены статические характеристики для ре-
жима взаимодействия гребного винта со льдом при ходе ледокола
Капитан Воронин со скоростью 6 уз. Механические характери-
стики гребного электродвигателя построены для двух значений
скорости вращения генераторов: нормальной — 325 и форсиро-
ванной — 400 об/мин. Глубина врезания лопасти в лед принята
равной длине лопасти. Из рисунка видно, что ГЭУ не в состоя-
нии обеспечить успешную работу при взаимодействии гребного
винта со льдом ни в нормально-эксплуатационном режиме, ни
в форсированном.
233
На рис. 124 построены статические характеристики среднего
контура ГЭУ атомохода Ленин. При полной мощности, его греб-
ная установка в состоянии обеспечить нормальную работу в слу-
чае попадания льда под лопасти винта, так как М = f (п) пере-
секает характеристику Мс — f (п). Точка А характеризует ус-
тойчивую работу ГЭУ. Расчеты показывают, что даже в случае
предельно возможного взаимодействия гребного винта со льдом
заклинивания не должно происходить. Практика эксплуатации
ледокола подтверждает, что случаев заклинивания его винтов
не отмечалось.
С помощью расчета по предложенной методике можно выбрать
оптимальные статические характеристики ГЭУ с учетом основ-
ных требований, предъявляемых к работе гребной установки
во льдах. Результаты расчета показывают, что при соблюдении
постоянства момента вращения на гребном валу время торможе-
ния, считая от начала реверса до остановки ледокола на чистой
воде, увеличивается на 46%, а путь, проходимый судном — при-
мерно на 47%, по сравнению с аналогичными параметрами при
постоянной мощности на гребном валу. Общее время торможе-
ния (от момента начала реверса до момента, соответствующего
достижению ледоколом полного заднего хода) при этом увели-
чивается примерно на 71%.
ГЛАВА VIII
ЛЕДОКОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
§ 27
Креповая
и дифферентная системы
Основное назначение креновой
системы — борьба с заклиниванием. Мнение некоторых специа-
листов о целесообразности применения этой системы для улуч-
шения ледовой ходкости и для успокоения качки на свободной
воде не подтверждается результатами испытаний и опытом экс-
плуатации. Так, например, натурные испытания ледоколов
типа Москва в сплошных льдах показали, что работа креновой
системы приводит лишь к увеличению рыскания ледокола, в то
время как средняя скорость его поступательного движения прак-
тически не изменяется. Некоторые канадские специалисты счи-
тают, что креповая система не оправдывает своего основного
назначения по освобождению ледокола от заклинивания, и по-
этому не рекомендуют устанавливать ее на ледоколах.
Дифферентная система ледокола также используется для
освобождения ледокола от заклинивания и, кроме того, для
придания ему необходимой посадки. Как было показано в § 9,
для освобождения ледокола от заклинивания необходимо, чтобы
сила тяги гребных винтов на задний ход была больше сил трения,
удерживающих ледокол. Уменьшить силы трения можно за счет
перевода статического трения в динамическое или за счет
уменьшения потерянной силы плавучести. На этом основаны
два способа работы креновой и дифферентам систем, которые
предусматривают перекачивание жидкости из цистерны в ци-
стерну, а также опорожнение их от балласта.
Креновая система ледокола состоит из цистерн, которые рас-
положены в отсеках двойного борта средней части корпуса сим-
метрично относительно диаметральной плоскости судна, трубо-
проводов, насосов и арматуры. Цистерны правого и левого бор-
235
тов соединены между собой каналами, предназначенными для
перекачки кренбалласта, которая осуществляется креновыми
насосами. Каналы выполняют в виде труб большого диаметра.
Число креновых насосов соответствует числу групп танков,
каждая из которых включает цистерны, расположенные на про-
тивоположных бортах, соединенные одним каналом. Каждый
переточный канал снабжен дистанционно управляемыми клин-
кетами с электроприводом. С помощью клинкетов регулируется
наполнение и осушение цистерн, а также производится их изо-
ляция. Насосами и клинкетами управляют вручную или авто-
матически, с ходового мостика, из центрального или из местного
поста управления. Вентиляций отсеков, а также-отвод воздуха
из цистерн осуществляется с помощью воздушных труб.
Для контроля работы системы, на пультах управления пре-
дусматривают указатели уровня жидкости в цистернах. На не-
которых ледоколах креновые цистерны используют в качестве
дополнительных топливных емкостей. В этом случае предусмат-
ривают соответствующие трубопроводы и арматуру для приема
топлива.
Определим минимальный кренящий момент, который должна
создать креновая система, для того чтобы статическое трение
перешло в динамическое и ледокол смог освободиться от закли-
нивания за счет работы гребных винтов на задний ход.
Рассмотрим случай заклинивания ледокола средней частью
(при а' = 0), как самый тяжелый. При работе винтов на задний
ход, в плоскости ватерлинии на каждом борту будет действовать
сила трения, равная половине тяги винтов:
Л =	(133)
При этом, очевидно, Fr < Fmax = NfCJ, где N — нормаль-
ное давление.
При работе креновой системы по способу перекачивания
балласта, в поперечной плоскости будет действовать кренящий
момент А4кр, а в зоне контакта корпуса со льдом появятся до-
полнительные силы трения F2, действующие с обоих бортов по
касательной к шпангоуту (рис. 125). Поворот корпуса в попереч-
ной плоскости будет возможен, если геометрическая сумма сил
и F2 достигнет величины, равной максимальной силе трения,
т. е. если
/f? + Я = Fmax = f„N.	(134)
При этом должно соблюдаться условие
Л4кр ,< F2/> sin (V	(135)
или
236
Подставляя значения Ft и F2, определяемые согласно (133)
и (135), в выражение (134) и имея в виду, что величина нормаль-
Q
ного усилия N = —-— , находим
2 cos р'
Рис. 125. Схема действия сил при освобождении ледокола с по-
мощью креновой системы
Максимальный кренящий момент, который может создать
креновая система ледокола, равен:
A4,rax = wcv0,	(138)
где io = 1 т!м? — удельный вес воды;
v0 — полный объем воды в креновых цистернах од-
ного борта;
2с — расстояние между центрами тяжести объе-
мов креновых (см. рис. 125).
Для большинства существующих ледоколов отношение 2с/В
может быть принято равным 0,8. Тогда, учитывая зависимости
(137) и (138), получим следующее выражение для определения
объема креновых цистерн одного борта, необходимого для ос-
вобождения ледокола от заклинивания:
v0> 1,25 sin Р']/Q2-^--f32.x.	(139)
" cos2 р
Расчеты по формуле (139) для fCT = 0,3 и Р' = 70° показы-
вают, что если всплытие ледокола при заклинивании превышает
ДТср = 0,2 м, вес кренбалласта в цистернах одного борта дол-
жен быть примерно равен потерянной силе плавучести, т. е.
<ovo^Q.	(140)
237
Если считать, что у существующих мощных ледоколов вес
кренбалласта одного борта равен примерно 500 т, а у средних —
400 т, из выражения (140) следует, что мощные ледоколы смогут
освобождаться от заклинивания с помощью креновой системы
при АТср " 0,25 м, а средние — при АТср < 0,2 м.
Рассмотрим возможность освобождения ледокола от закли-
нивания, когда в результате перекачивания кренбалласта с
с борта на борт происходит разрушение льда изгибом в зоне его
Рис. 126. График зависимости толщины льда от величины всплытия:
а — при разрушении; б — при притапливании льда
I — мощный ледокол; II — средний ледокол; — — —с креновой системой; --без
креновой системы
контакта с корпусом. Без учета трения на кромку ледяного
покрова будет действовать вертикальное усилие, равное поло-
вине потерянной силы плавучести (Q/2), и дополнительная сила
соv0/2. Теоретическое выражение для вертикального усилия Рр,
разрушающего ледяную полубесконечную пластину, имеет вид:
Рр = koph2,
где k — коэффициент пропорциональности;
Ор — предел прочности льда на изгиб;
п — толщина льда.
По данным различных авторов, значение коэффициента про-
порциональности k лежит в пределах 0,5 — 1,33. Принимая
238
k = 0,7, получим следующее выражение для вертикального
усилия, разрушающего лед при работе креновой системы:
Pp = -^(Q+fo)-0,7opA2.	(141)
На рис. 126, а приведена зависимость толщины разрушенного
льда от величины всплытия для ор = 80 тс!м2. Из рисунка
видно, что при заклинивании со сравнительно небольшим всплы-
тием (ЛТ’ер х 0,2 .и) мощные ледоколы способны сломать изги-
бом лед толщиной 1,9 м, а средние — 1,6 м. При АТср = 1,0 м
толщина разрушаемого льда соответственно будет 4,2 м и 3,65 м.
При использовании креновой системы ледоколы разрушают из-
гибом лед, толщина которого больше в среднем на 50% при
АТср = 0,2 м и на 10% при А7’ср — 1,0 м.
Часто бывает, что ледокол остается в заклиненном состоянии
даже при наличии во льду изгибных трещин. В этом случае по-
сле облома льда судно зависает на образовавшихся льдинах, не
будучи в состоянии их притопить. Таким образом, при проломе
льда не всегда происходит опускание корпуса и достаточное
для освобождения от заклинивания уменьшение величины всплы-
тия. Как было показано в § 15, форма обводов средней части
корпуса существующих ледоколов не обеспечивает условия
свободного притапливания льдин, если не происходит разруше-
ние их нижнего ребра. Последнее возможно, если напряжения
в этом ребре достигнут предела прочности на сжатие.
В соответствии с рис. 85 напряжения в ребре А льдины можно
представить в виде
сгл = Q] + сг2 + о3,	(142)
где <?! = —— — напряжения сжатия от момента Р2у;
l0h2
о2 = —у— напряжения сжатия от усилия Р *
lQh
о3 = ——напряжения растяжения от момента Риа.
/°/i2	h
Будем считать, что а0 связано с h зависимостью а0 = — cos |3'.
г.	О
Тогда, учитывая, что при заклинивании ледокола Pz = — и
Ру = — tg|3', будем иметь следующие формулы для суммарных
напряжений в ребре А притапливаемой льдины:
без креновой системы
aA=6-4-7rf-v + tgP'-3sinH’	<143)
А 2 l^h \ п	)
239
при работе креновой системы
= 6 (4 +	-М4 + tg 0'-3sin 0') .	(144)
В этих выражениях /0 — длина зоны контакта льдины с ледя-
ным покровом.
Принимая 0' = 70°, получим соответственно в первом и вто-
ром случаях:
а =61-5- + -^)-^-.	(146)
А \ 2	2/ /0/г2		V ’
Отношение б0//0 следует рассматривать как некоторый ус-
ловный параметр. Обработка данных испытаний ледокола типа
Москва показала, что применительно ко льду толщиной 1,6 м
с пределом прочности на смятие ос = 250 тс/м2, численное зна-
чение отношения б0//0 может быть принято равным 0,5.
Рис. 126, б показывает, что между всплытием ледокола при
заклинивании и толщиной льда существует зависимость, которая
лимитирует условие освобождения от заклинивания путем при-
тапливания льда. Так, например, при всплытии АТср — 0,4 м
мощные ледоколы будут заклиниваться во льду толщиной более
2,2 м, а средние — толщиной более 1,9 м.
С увеличением всплытия корпуса толщина льда, в котором
может заклиниваться ледокол, возрастает. Так, например, при
АТср = 0,8 м мощные ледоколы будут заклиниваться во льдах
толщиной более 3,1 м, а средние — 2,7 м. Из рис. 126, б видно
также, что креновая система помогает ледоколу освобождаться
от заклинивания, поскольку при ее работе ледокол в состоянии
притопить лед большей толщины. Сопоставление рис. 125, а
и 126, б показывает, что при заклинивании легче проломить
лед, чем притопить.
Таким образом, при заклинивании появление во льду про-
лома в результате изгиба является необходимым, но не доста-
точным условием освобождения, так как оно может наступить
лишь после притапливания льдин.
При работе креновой системы способом опорожнения цистерн,
силы трения, удерживающие ледокол, уменьшаются пропорцио-
нально весу выброшенного кренбалласта. Принимая для мощ-
ного ледокола вес кренбалласта равным 500 т (число тонн на
1 см осадки — 20), а для среднего соответственно 400 и 15, можно
показать, что при таком способе работы креновой системы ле-
доколы смогут освобождаться от заклинивания при всплытиях
0,3 — 0,35 м.
Дифферентная система ледокола состоит из таких же основ-
ных конструктивных элементов, что и креновая. Ее цистерны
240
расположены в пиковых отсеках носовой и кормовой оконеч-
ностей. Применяют два основных конструктивных типа диффе-
рентных систем: с автономными цистернами и замкнутую систему
(рис. 127).
При замкнутой системе трубопровод большого диаметра, сое-
диняющий цистерны, пересекает весь корпус от носа до кормы,
ухудшая живучесть ледокола. Чтобы не прорезать главные по-
перечные переборки, трубопровод располагают в двойном дне,
что, однако, сопряжено с трудностями технологического харак-
тера. Преимущество замкнутой дифферентной системы — воз-
можность ее использования в качестве аварийного средства для
Рис. 127. Типы дифферентной системы
I — автономная; II — замкнутая
самого ледокола. Трубопровод, который простирается по всей
длине ледокола и имеет 2—3 ответвления, выведенные на палубу
с каждого борта, создает благоприятные условия для быстрого
откачивания забортной воды. Для откачки воды в этом случае
можно использовать одновременно все дифферентные насосы
ледокола.
Замкнутая дифферентная система позволяет использовать ее
насосы для заполнения креновых цистерн и исключает надоб-
ность в собственных заборных отверстиях креновой системы.
Конструкция кингстонов дифферентной системы ледокола на-
поминает ледовые ящики.
Для освобождения ледокола от заклинивания с помощью
дифферентной системы производят либо изменение дифферента
ледокола за счет перекачивания балласта из цистерны в цистерну,
что способствует переходу статического трения в динамическое,
либо одновременное или поочередное опорожнение дифферент-
ных цистерн для снижения нормального давления корпуса на
лед, а следовательно, и сил трения.
Опыт показывает, что работа дифферентной системы по спо-
собу перекачивания балласта, при котором ось поворота корпуса
241
проходит через зоны контакта корпуса со льдом, малоэффективна
для освобождения от заклинивания. Отмечены случаи, когда
даже при поворачивании корпуса ледокол продолжал оставаться
заклиненным. Для того чтобы ледокол смог освободиться, в про-
цессе поворачивания необходимо дополнительно смять лед в зо-
нах контакта корпуса со льдом, что приведет к проседанию кор-
пуса, т. е. к уменьшению его всплытия.
При наличии на ледоколе относительно больших дифферент-
ных цистерн наиболее эффективным будет второй способ осво-
бождения. Если в этом случае вес балласта, выброшенного из
дифферентных цистерн, будет равен или близок к значению по-
терянной силы плавучести Q при заклинивании, нормальные
давления, а следовательно и силы трения, в районе контакта
Рис. 128. Схема креповой и дифферентной системы ледокола Москва
1 — 4 — дифферентные цистерны; 5 — 12 — кремовые цистерны; 13, 14 — дифферент-
ные насосы; 15, 16 — кремовые насоСы
уменьшаются до нуля. Как указывалось, максимальное всплытие
корпуса при заклинивании не превышает ЛТср = 1 м. Тогда
для выполнения указанного условия суммарный объем диффе-
рентных цистерн должен составлять для мощных ледоколов при-
мерно 2000 м3, а для средних ледоколов 1500 м3.
Эффективность использования дифферентной системы зависит
также от времени осушения и приема балластной воды в цистерны,
которое при прочих равных условиях зависит от мощности диф-
ферентных насосов.
На рис. 128 приведена схема креновой и дифферентной си-
стем мощного ледокола Москва. Креновая система ледокола имеет
восемь цистерн (по четыре с каждого борта), а его замкнутая
дифферентная система — четыре цистерны (по две в носу и
в корме). Противоположные креновые и дифферентные цистерны
соединены между собой трубопроводами, обслуживаемыми цир-
куляционными насосами. Трубопроводы креновой системы сое-
динены с трубопроводами дифферентной системы. Предусмотрена
возможность использования креновых цистерн в качестве топ-
ливных танков.
В табл. 24 и 25 приведены параметры креновой и дифферент-
ной систем отечественных и иностранных ледоколов. Как видно
из таблиц, объем креновых и дифферентных систем у большинства
242
Таблица 24
Параметры креновых н дифферентных систем отечественных ледоколов
Название ледокола	Система	Объем цистерн V, JW3	д	Производи- тельн ость насосов, м\!ч	Период перекачки, мин
	Креновая	942	7,1	2X 3800	4
1V1 UCIvtfU,	Дифферентная	906	6,8	2x500	30
1 ft	Л А	Креновая	780	7,4	1X4000	10
LlULl ро	Дифферентная	720	6,8	1X1500	15
	Креновая	290	2,9	1X2500	0,25
рас и и	Дифферентная	333	3,3	—	15
Капитан	Креновая	316	5,9	—	3
Белоусов	Дифферентная	314	5,9	1X1000	10
Василий	Креновая	196	7,1	1 Х4000	4
Прончищев	Дифферентная	251	9,2	2X800	12
Таблица 25
Параметры креновой системы зарубежных ледоколов
Название ледокола	Объем цис- терн Vq, м1	V ь	%	Производи- тельность насосов, Мч1ч	Период перекач- ки, мин
Лабрадор	250	4,6		3x3600	3
Уинд	450	8,5		3x3000	3
Глэсье	640	7,5		—	3
Тармо	340	7,0		—	2
Карху	200	6,2		—	3
Войма	320	7,3		—	3
Оден	400	8,0		—.	3
Тор	480	9,2		—	1,5
Хенераль Сан-Мартин	300	7,0		—	2—6
Фудзи	290	3,7		2x4500	—
существующих ледоколов различных классов составляет 6—8%
от водоизмещения. Рост водоизмещения ледоколов (т. е. повыше-
ние их класса) влечет за собой увеличение объема креновых и
дифферентных цистерн, а доля их объема по отношению к водо-
измещению остается постоянной.
При определении емкости креновых цистерн, приближенно
можно считать, что для освобождения от заклинивания при ра-
боте по способу опорожнения цистерн вес выброшенного крен-
балласта должен быть равен потерянной силе плавучести.-В том
243
случае, когда применяется способ перекачивания балласта
с борта на борт, вес балласта в цистернах одного борта должен
быть равен потерянной силе плавучести. Из этого следует, что
в первом случае суммарный объем креновых цистерн может быть
в два раза меньше, чем во втором.
Всплытию корпуса мощного ледокола АГср = 1 м отвечает
потерянная сила плавучести примерно 2000 т. Разместить на
мощном ледоколе креновую систему объемом 2000 ж3 практи-
чески не представляется возможным. Поэтому целесообразно
предусматривать креновую и дифферентные системы, суммарный
вес балласта которых равнялся бы максимальной потерянной
силе плавучести при заклинивании, причем соотношение между
объемом дифферентных и креновых цистерн должно быть близ-
ким к 3 : 1. В этом случае объем дифферентных систем мощного
ледокола будет равен около 1500 ж3, а креновых — 500 ж3. Не-
обходимо учитывать, что объем креновых цистерн не должен
быть настолько большим, чтобы при перекачивании кренбал-
ласта на один борт палуба ледокола входила в воду. Чтобы ис-
ключить это при мгновенном обломе кромки ледяного покрова,
когда к ледоколу будет приложен динамический кренящий мо-
мент Л4Д, а вызванный им угол крена будет превышать статиче-
ский, необходимо в расчет вводить коэффициент запаса, который
в первом приближении может быть принят равным 1,5. Обычно
для ледоколов угол крена, при котором палуба входит в воду,
близок к 20°, тогда допустимый статический угол крена 0	13°.
Учитывая сказанное, выражение для определения объема кре-
новых цистерн одного борта, при котором палуба не будет вхо-
дить в воду, может быть представлено в следующем виде:
где	— момент, кренящий судно на один градус,
тс-м! град]
0 = 13° — допустимый угол крена при динамическом при-
ложении нагрузки.
Производительность насосов, обслуживающих креновую и
дифферентную системы определяется временем, которое необхо-
димо затратить для перекачивания балласта из цистерны в ци-
стерну, или временем, необходимым для опорожнения цистерны
от балласта. Для выбора оптимального времени перекачки пред-
ставляют интерес результаты исследований Д. Е. Хейсина и
Е. Ю. Петрова [18], которые рассмотрели задачу раскачивания
судна при заклинивании во льду. Было показано, что, в зависи-
мости от частоты раскачивания, во льду возникают волны из-
гибно-гравитационного характера. Ледяной покров демпфирует
колебания, вследствие чего амплитудно-частотные характери-
244
стики колебаний^судна во льду существенно отличаются от ха-
рактеристик колебаний на чистой воде.
Для толщин льда h < 1,5 м при совпадении периода раска-
чивающего устройства с периодом собственных колебаний мощ-
ного ледокола наблюдается явление, напоминающее резонанс.
При этом возникает незначительное увеличение угловых пере-
мещений корпуса по сравнению с перемещениями, которые вы-
зываются статическим действием внешней нагрузки. При увели-
чении толщины льда, в котором заклинился ледокол, явление
резонанса практически исчезает. При раскачивании ледокола
максимальный динамический момент равен статическому для
сравнительно больших периодов раскачивания. При уменьше-
нии периода раскачивания, т. е. с приближением его к периоду
собственных колебаний ледокола, динамический момент умень-
шается.
Поскольку наиболее тяжелые случаи заклинивания наблю-
даются во льдах толщиной более 1,5 ж, применение креновых
и дифферентных систем с периодами, равными периоду собст-
венных колебаний судна, для освобождения ледокола от закли-
нивания следует признать нецелесообразным.
Как видно из табл. 24 и 25, период перекачивания балласта
в креновых системах существующих ледоколов колеблется в зна-
чительных пределах — от 2 до 10 мин. Целесообразно иметь
период перекачивания кренбалласта с борта на борт в 1,5—2
раза меньшие, чем время, необходимое для опорожнения диффе-
рентных цистерн. При одновременной работе обоих систем это
даст возможность освободиться от заклинивания быстрее, чем
при работе одной дифферентной системы. Если за оптимальное
время осушения дифферентных цистерн ледокола принять
8—10 мин, то период перекачивания кренбалласта не должен
превышать 5—6 мин. Увеличение периода, выгодное экономи-
чески, нецелесообразно, поскольку в этом случае освобождение
от легких заклиниваний (при всплытии до 0,1 м) будет занимать
слишком много времени.
§ 28
Гидромеханические системы
При движении ледокола в сплош-
ном, а также в сплоченном битом льду подводная часть
корпуса плотно облегается обломками льдин. Это служит
источником дополнительного сопротивления, приводит к по-
паданию льдин в движительно-рулевой комплекс и в извест-
ной степени обусловливает засоренность канала мелкобитым
льдом.
Как показывают наблюдения, сплоченность мелкобитого льда
в канале может достигать 9—10 баллов. Это резко снижает эф-
245
фективность проводки судов в тяжелых льдах и требует их бук-
сировки после прокладки канала. В последнее время предпри-
нимаются энергичные попытки радикально решить проблемы
уменьшения сплоченности битого льда в канале за ледоколом
и защиты движителей. Использование для этого булевых наде-
лок, устанавливаемых в носовой и средней частях корпуса, не
привели к желательному результату. Модельные испытания
показали, что такие булевые наделки приводят к значительному
увеличению сопротивления в сплошных льдах, хотя при этом
и обеспечивается отвод части льда под кромку канала*
Рис. 129. Схема гидроомывающего устройства
1 — двигатель; 2 — насос; 3 — трубопровод; 4 — заборные отверстия
В течение последних лет проводятся исследования гидроме-
ханических систем, обеспечивающих направленный выброс воды
из подводной части корпуса ледокола. Принцип действия этих
систем основан на использовании энергии водяных струй для
создания «смазки» между льдом и обшивкой, а также для отвода
льда от корпуса ледокола.
Основным элементом гидромеханической системы является
винт, работающий в трубе, либо рабочее колесо насоса. Забор
воды производится в днище, а выброс — через отверстия (на-
правляющие сопла) в бортах, расположенные ниже ватерлинии.
В СССР исследуются два основных типа гидромеханических си-
стем: гидроомывающее устройство (ГОУ),1 предназначенное в ос-
новном для увеличения ледопроходимости, и гидродинамическая
система (ГДС) 2 — средство для очистки канала от битого льда.
1 Авторское свидетельство № 172642.
2 Авторское свидетельство № 237604.
246
Выходные сопла ГОУ располагают ниже КВЛ, по возмож-
ности ближе к форштевню, а их оси направляют под сравнительно
небольшим углом к обшивке в сторону кормы (рис. 129). Эта
система предназначена для снижения трения льда о корпус с по-
мощью дополнительного омывания его водой. Аналогичное дейст-
вие оказывает и носовой винт. Преимущество ГОУ перед носо-
вым винтом заключается в том, что оно не повреждается льдом,
а его размещение не препятствует созданию требуемых ледо-
кольных обводов носа.
Рис. 130. Схема гидродинамической системы
7 — двигатель; 2 — насос; 3 — трубопровод; 4 — заборные отверстия
При работе ГОУ во время движения ледокола скорость в зоне
струи за выходными соплами складывается из скорости основ-
ного потока V 0, равной скорости движения судна, и вызванной
скорости в струе Гс (см. рис. 129). В результате взаимодействия
двух потоков струя прижимается к корпусу. Скорость струй
в районе обшивки возрастает, что приводит к очистке корпуса
от льда и снега. Хотя основное назначение ГОУ — уменьшение
ледового сопротивления, применение его способствует и улучше-
нию маневренных качеств ледокола, поскольку на малых скоро-
стях движения его можно использовать как подруливающее
устройство.
В отличие от ГОУ, в ГДС струи воды направлены навстречу
движению, т. е. в сторону носа. Выходные сопла этой системы
располагают ниже КВЛ, за миделем в кормовой части корпуса
(рис. 130). Такое расположение сопел обусловлено тем, что
247
в этом районе льдины, облегающие корпус, стремятся отойти
от него. Вследствие этого связь льдин между собой и с обшивкой
уменьшается и работа, затрачиваемая на отвод льда под кромку
канала, в корме меньше той, которую необходимо произвести
в носовой части корпуса, где льдины плотно прилегают друг
к другу и к бортам.
Исследования показали, что наибольший эффект по очистке
канала достигается при расположении сопел ГДС в районе
11—14-го теоретических шпангоутов. При направлении оси сопла
в сторону носа или по нормали к диаметральной плоскости соз-
даются условия для эффективного отвода битого льда от кор-
пуса (см. рис. 130).
Рис. 131. Расположение льда в подводной части корпуса
На рис. 131 показана схема облегания обломками льда под-
водной части корпуса вспомогательного ледокола без гидроди-
намической системы при движении его в сплошном льду толщи-
ной около 40 см. Между кромкой льда и корпусом располагаются
частично притопленные крупные льдины (зона Г). Глубже к кор-
пусу прилегают сектора второго и первого рядов (зоны В и Б
соответственно), за которыми следуют мелкие осколки льда, об-
разующиеся при разрушении льда форштевнем (зона Л). Под
днищем, в районе диаметральной плоскости, имеется зона, сво-
бодная от льда. Расположение льда в подводной части корпуса
таково, что возможность разрежения льдин, а следовательно,
отвода их от корпуса, увеличивается с ростом глубины. Таким
образом, выходные сопла ГДС должны быть заглублены на-
столько, чтобы действие струй приходилось на нижележащие
льдины (на рис. 131 зона Б).
Расчет параметров гидромеханических систем можно вести
по результатам модельного эксперимента. При этом динамиче-
248
ского подобия при моделировании работы ГОУ и ГДС достигают
при условии соблюдения равенства чисел Фруда модели и на-
туры. Испытания моделей позволяют определить оптимальное
расположение сопел на корпусе ледокола и направление
струй.
Подруливающее гидравлическое устройство, расположенное
в носовой части корпуса, предусмотрено на канадском ледоколе
Луи С. Сан-Лоран. Для уменьшения вероятности попадания
льда в трубы забор воды в систему производится с днища. Дан-
ных о работе этого устройства в ледовых условиях в настоящее
время не имеется.
Тем же целям, что и гидромеханические системы, служат
и пневматические омывающие
стеме финской фирмы «Вярт-
силя-консернен» рабочей сре-
дой является сжатый воздух,
который выходит через отвер-
стия, расположенные в рай-
оне, простирающемся вдоль
скулы корпуса от форштевня
до миделя. Диаметр выходных
отверстий для мощного ледо-
кола равен 120 мм, а расстоя-
ние между ними 5000 мм.
Давление воздуха на выходе
несколько больше гидроста-
тического давления воды. По-
днимаясь по борту, воздуш-
ные пузыри увлекают за со-
бой воду. Этим достигается
системы. В пневматической си-
Рис. 132. Схема пневматической си-
стемы
дополнительное омывание корпуса и отвод прилегающего к нему
льда (рис. 132).
Пневматическая система впервые была установлена на гру-
зовом пароме Финнкарриер и испытана во льдах Балтийского
моря в 1970 г. По мнению финских специалистов, эта система
увеличивает ледопроходимость при движении ледокола в сплош-
ных льдах (особенно торосистых), а также уменьшает вероят-
ность заклинивания при работе набегами. Она может быть ис-
пользована также как подруливающее устройство.
Ледокольными средствами, предназначенными для повыше-
ния ледопроходимости, являются также виброустановки. Во-
просы проектирования этих установок на речных ледоколах
освещены в специальной литературе. Применение вибрационных
установок на мощных и средних морских ледоколах представ-
ляется явно нецелесообразным из-за их габаритов, суще-
ственного ухудшения условий обитаемости и ряда других
причин.
249
Рис. 133. Ледовый ящик ледо-
кола Уинд
§ 29
Система приема воды
для охлаждения двигателей.
Ледовые ящики
Наличие льда сильно переох-
лаждает забортную воду, затрудняет поступление ее в систему
охлаждения двигателей и приводит к нарушению нормальной
работы системы вследствие ледообразования в ней. Мешает
работе системы также воздух, который из-за частых реверсов
гребной установки и низкой температуры содержится в охлаж-
дающей воде в повышенных ко-
личествах и проникает в систему
охлаждения.
Ледокол, на котором не обес-
печена бесперебойная работа си-
стемы приема воды для охлажде-
ния двигателей, может оказаться
беспомощным даже в сравни-
тельно несложных ледовых усло-
виях. Поэтому вопросам, связан-
ным с приемом воды для охлаж-
дения, при проектировании ле-
докола всегда уделяется особое
внимание. Уже на ледоколе Ер-
мак по предложению С. О. Ма-
карова была применена специ-
альная конструкция приемни-
ков охлаждающей воды, которые получили название ледовых
ящиков. На старых ледоколах это были сравнительно боль-
шие, встроенные в корпус колодцы или выгородки. В настоящее
время применяется несколько различных конструкций ледовых
ящиков.
На американских ледоколах получила распространение кон-
струкция ледовых ящиков, внедренная на ледоколах типа Уинд
(рис. 133). Ледовые ящики этих ледоколов расположены в дни-
щевой части корпуса, в районе дизельных отделений. Приемник
ледового ящика ограничен снизу приемной решеткой 5, служа-
щей для задержания крупных кусков льда. Приемная решетка
представляет собой участок наружной обшивки, перфорирован-
ный узкими прорезями. Внутри ящика горизонтально установлен
отбойный лист 4, предназначенный для предотвращения утечки
содержимого ящика при ходе ледокола. Выше отбойного листа
поперек ящика расположена наклонная решетка -3. Забор воды
в систему охлаждения производится из верхней части ящика
насосом 2. Сюда же, на приемную часть решетки, направляется
отработавшая нагретая вода из системы 6. Такая схема круго-
250
ворота охлаждающей воды в системе получила название рецир-
куляционной. Она позволяет растопить куски льда, попавшие
в ледовый ящик, и предотвратить намерзание новых порций
льда. К верхней части ледового ящика подведена труба 1 для
отвода воздуха и предотвращения повышения давления*
На канадском турбоэлектрическом ледоколе Луи С. Сан-
Лоран (рис. 134) ледовые ящики 5 для приема забортной воды,
охлаждающей главные конденсаторы /, также расположены
в днищевой части корпуса и работают по описанному выше прйн-
Рис. 134. Система охлаждения ледокола Луи С. Сан-Лоран
ципу. Приемная решетка ледового ящика представляет собой
участок наружной обшивки, перфорированной отверстиями диа-
метром 19 мм с отношением площади отверстий к площади по-
перечного сечения всасывающего трубопровода 5,5 : 1. В верх-
ней части каждого ящика расположены три приемные коробки
всасывающих патрубков 3 насосов 2. Каждая коробка сооб-
щается с ящиком через квадратное отверстие во флоре, располо-
женное под раструбом всасывающего патрубка насоса. Носовая
и кормовая приемные коробки связаны между собой ма-
гистралью, в которую может также сливаться вода из централь-
ного конденсатора и конденсаторов левого и правого борта. На
обоих концах такой магистрали, в месте ее соединения с прием-
ными коробками, устанавливаются регулирующие клапаны.
Эти клапаны управляются с помощью смонтированного во вса-
сывающем трубопроводе температурного датчика, что позволяет
регулировать температуру, изменяя относительное количество
нагретой воды, которая сливается через приемную коробку,
а также регулировать количество воды для рециркуляции, На-
251
гретая отработавшая вода сливается из конденсаторов через
выпускные клапаны 4. При закупорке льдом изменение направ-
ления потока, в конденсаторе осуществляется автоматически,
с помощью дифференциальных датчиков давления, которые
включают резервный насос и останавливают работающий. При
частичном или полном забивании ледового ящика система мо-
жет быть полностью переведена на рециркуляцию [39].
На мощных дизель-электрических ледоколах, строящихся
для СССР в Финляндии, ледовые ящики, обслуживающие каж-
дое дизель-генераторное отделение, расположены с двух бортов,
что позволяет повысить надежность работы установки (на аме-
риканских ледоколах и на вспомогательных ледоколах типа
Василий Прончищев каждое дизельное отделение обслуживается
одним ледовым ящиком). Забортная вода для охлаждения греб-
ных электродвигателей поступает либо из магистрали охлажде-
ния дизель-генераторов, либо из отдельного ледового ящика.
В последнем случае, предусматривающем наличие трех автоном-
ных систем приема забортной воды, удается избежать длинных
трубопроводов, прорезающих поперечные водонепроницаемые
переборки, и создать необходимый режим охлаждения для каж-
дой группы механизмов.
Конструкция ледовых ящиков, устанавливаемых на ледоко-
лах типа Москва (рис. 135), несколько отличается от описанной
выше. Ледовые ящики 2 имеют вертикальные шахты 4, распо-
ложенные в отсеках двойного борта ледокола (на рис. 135, а не
показана шахта правого борта). Забортная вода, принимаемая
через приемные решетки 1, поднимается по расположенной над
ней шахте, огибает разделительную стенку, опускается по смеж-
ной шахте, проходит механические фильтры 3 и через переклю-
чающее устройство — манипулятор 6 поступает к приемным пат-
рубкам охлаждающих насосов 11. Пройдя теплообменники 7,
в которых забортная вода 5 отбирает излишек тепла у масла и
пресной воды 8, поступающей непосредственно на охлаждение
двигателей 9, отработавшая забортная вода через специальный
регулирующий клапан 10 сбрасывается за борт через ледовый
ящик другого борта. Часть воды подается в колодец приемного
ледового ящика.
Регулируя рециркуляцию, можно поддерживать необходи-
мую температуру охлаждающей воды. В случае, если прием за-
бортной воды резко ухудшится (например, в результате обмер-
зания ледового ящика), с помощью манипулятора вся система
переводится на режим работы в обратном направлении. При этом
приемный ледовый ящик становится отливным, а отливной -г
приемным. Ледовые ящики и фильтры ледокола снабжены воз-
душными трубами, на конце которых предусмотрены клапаны.
Выбор параметров системы приема охлаждающей воды при
проектировании зависит от мощности и типа энергетической
252
установки. Наименьшее количество тепла передается охлаждаю-
щей воде дизельной судовой установкой. Паротурбинные уста-
новки на обычном органическом топливе отдают тепла в 2,3—2,9
раза больше, а установки на ядерном горючем — в 2,8—3,6
раза. Отличие в удельном расходе забортной воды еще значитель-
Рис. 135. Схема системы охлаждения ледокола Москва: а поперечное
сечение; б — план
I — носовое дизельное отделение; II — кормовое дизельное отделение; III — отде-
ление бортовых электродвигателей; IV — отделение среднего электродвигателя
нее, так как в теплообменных аппаратах дизельных установок
допускается подогрев воды до более высокой температуры. У ле-
доколов с атомной энергетической установкой необходимо пре-
дусматривать резервную цистерну для обеспечения в любых ус-
ловиях бесперебойной работы судовой электростанции. Объем
резервной цистерны, который зависит от мощности установки,
может быть подсчитан с помощью графика Б. С. Юдовина [34].
253
При выборе места расположения ледовых ящиков необходимо
учитывать траектории движения льдин вдоль корпуса и плот-
ность облегания корпуса льдом при работе ледокола в различ-
ных ледовых условиях (в сплошном льду, мелкобитом, в шуге
и т. д.). Для этой цели могут быть использованы результаты мо-
дельных испытаний в ледовом бассейне. Расположение ледовых
ящиков в носовой оконечности и по бортам, вблизи конструктив-
ной ватерлинии, повышает вероятность забивания их льдом.
С другой стороны, установка ледовых ящиков в днищевой части
корпуса нежелательна при работе на мелководье, однако в боль-
шинстве случаев с последним не считаются. На некоторых ле-
доколах, учитывая возможность работы в мелководных районах,
предусматривают резервный ледовый ящик, расположенный
у борта, либо резервную цистерну охлаждающей воды. Ледовые
ящики в кормовой оконечности не рекомендуется ставить, ввиду
того что при работе ледокола задним ходом и при реверсах в
ящики будет попадать большое количество воздуха, а на мелко-
водье — и грунта.
Расчет элементов системы приема забортной воды носит
весьма приближенный характер, так как потери напора в си-
стеме не поддаются учету. В связи с этим заслуживает внимания
опыт канадских специалистов, которые при проектировании ле-
докола Луи С. Сан-Лоран произвели экспериментальное иссле-
дование системы приема охлаждающей воды, основанное на ис-
пытаниях ее гидравлической модели. Испытания дали возмож-
ность получить информацию о влиянии на работу системы ско-
рости ледокола, обледенения решеток приемников, а также об
особенностях течения воды в приемных коробках во время ее
сброса и при рециркуляции.
ГЛАВА IX
СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА,
УПРАВЛЕНИЕ, СВЯЗЬ
§ 30
Буксирное устройство
Буксировка судов занимает важ-
ное место в числе операций, выполняемых ледоколом при про-
водке во льдах. В особо сложных ледовых условиях (в тороси-
стых сплошных льдах большой толщины, в сплоченных дрей-
фующих льдах при сжатии) суда не в состоянии двигаться за
ледоколом самостоятельно, и их проводят на буксире. Чаще
суда буксируют ледоколом вплотную. Лишь в отдельных случаях
(когда управляемость состава при буксировке вплотную ока-
зывается неудовлетворительной или в силу других причин) при-
бегают к буксировке на коротком буксирном канате, длина ко-
торого составляет обычно менее 100 м. Буксировку во льдах на
длинном канате не применяют.
При буксировке вплотную форштевень буксируемого судна
втягивается в кормовой вырез ледокола (рис. 136). Соединение
ледокола с буксируемым судном осуществляют следующим об-
разом. Якоря судна поднимают на палубу или приспускают,
а через якорные клюзы продевают строп из стального каната
с огонами на концах (так называемые «усы»). На палубе судна
огоны усов соединяют между собой с помощью найтова из расти-
тельного каната (в случае необходимости срочной отдачи бук-
сира, его легко разрубить топором). Среднюю часть стропа
(«усов») пропускают сквозь буксирный клюз ледокола, а затем
обводят вокруг роликов блока Николаева, к которому присое-
диняют также буксирный канат ледокола. Буксирный канат
натягивают барабаном буксирной лебедки. Трос для изготовле-
ния буксирного стропа («усов») берут меньшего диаметра, чем
буксирный канат, для сохранения последнего от разрыва при
рывках. Например, при диаметре буксирного каната у ледокола
255
Москва 60 мм, для буксирного стропа используют стальной
трос диаметром 48— 52 мм.
В процессе буксировки энергетическая установка буксируе-
мого судна работает на передний ход, помогая ледоколу преодо-
левать ледовое сопротивление и уменьшая натяжение буксирного
каната. Буксирный канат удерживается в натянутом состоянии
тормозом барабаналебедки.
Из-за рывков, вызываемых
неоднородностью льда и
резкими изменениями кур-
са при поворотах, буксир-
ный канат время от времени
ослабевает. Его набивку
производят приводом бара-
бана лебедки, который
включают на режим «выби-
рание». При крытых пово-
ротах, когда возникает
опасность разрыва сильно
натянутого буксирного ка-
ната, его ослабляют, вклю-
чая привод барабана на
режим «травление».
Буксирное устройство
современного ледокола
(рис. 137 и 138) состоит из
буксирной лебедки, ее по-
стов управления, буксир-
ных битенгов, клюзов, се-
рег и кнехтов, буксирных
канатов, проводников и
др у ги х вспомогател ьны х
концов, блоков Николаева,
соединительных скоб, тро-
совых зажимов, стопоров,
пр. Оборудование, предна-
Рис. 136. Буксировка судна во льду
коушей, такелажного инструмента и
значенное для буксировки других судов, располагают в кормо-
вой части верхней палубы ледокола, а для буксировки самого
ледокола — на верхней палубе, в носу или на палубе бака.
На всех современных отечественных ледоколах применяются
автоматические буксирные лебедки. В табл. 26 приведены ос-
новные характеристики буксирных лебедок ледоколов, а на
рис. 139 и 140 — схемы лебедок ледоколов Василий Прончищев
и Владивосток.
Автоматическая электрогидравлическая буксирная лебедка
ЛЭ-47 ледокола Василий Прончищев состоит из привода S, ре-
дуктора 7, главного 1 и вспомогательного 4 барабанов, ленточ-
256
Таблица 26
Характеристики буксирных лебедок советских ледоколов
	Барабаны
Е Название	£ *
ледокола	§	Тип буксирной лебедки я S т СЗ IX	количество канатоемкос м ипслп спл<»п
Сибирь	90 -Автоматическая паровая	2	220 -
Красин	90 Неавтоматическая паро- вая	2	—	-
Капитан Белоу- 100 Автоматическая электри- сов	ческая	2	500 -
Василий Прон-	54 Автоматическая электро- чищев	гидравлическая	2	500 6
Москва	226 Автоматическая электри- ческая	2	500 6
Владивосток	234 То же	2	500 4
Новый ледокол	320	» Ермак ю сл	1	500 -
Тяговое усилие.	Главный буксир-
тс	ный канат	_ к
25	—	—	65	440	160	75	12
30	10	—	58	650	160	120	10
60	30	—	60	200	150	175	12,5
25	10	75	52	500	ПО	70	10
60	30	—	60	500	180	265	—.
60	30	200	60	500	180	120	9
70	—	—	60	500	180	—	—
ного тормоза главного 9 и вспомогательного 3 барабана, их ка-
натоукладчиков 2 и 5, механизма включения муфт 6, устройства
для автоматического управления и фундаментной рамы. Каж-
дый барабан может быть отсоединен от привода и застопорен
ленточным тормозом. Момент затяжки тормозов ограничивается
пружиной. Главный барабан может начать вращаться при уси-
лии в канате только свыше 70 тс, а вспомогательный — свыше
30 тс. Вращение продолжается до вырывания каната из заделки.
Установленная на валу муфта позволяет соединить с валом один
Рис. 137. Размещение буксирного и швартовного устройств на ледоколе
Василий Прончищев: а — палуба бака; б — кормовая часть верхней па-
лубы
/ — киповая планка; 2 — кнехт прямой врезной; 3 — клюз бортовой; 4 — битенг пря-
мой; 5 — стопор для переноса швартовного троса; 6 — шпиль; 7 ~ вьюшка; 8 —
роульс горизонтальный; 9 — кранцы буксирные; 10 — роульс отводящий; 11 — поме-
щение буксирной лебедки; 12 — буксирная лебедка; 13 — турачка буксирной ле-
бедки; 14 — серьга; 15 — стопор для переноса буксирного троса; 16 — стопор бук-
сирного троса; 17 — клюз буксирный
из тросовых барабанов или швартовные турачки. Момент на
барабанах для выбирания или травления нагруженных канатов
создается гидравлическими регуляторами скорости (давлением
масла, нагнетаемого насосом, ротор которого вращается электро-
двигателем через понижающий редуктор). Регулирование ско-
рости вращения, реверсирование гидродвигателей и их остановка
производятся при включенном электродвигателе. В приводе
лебёдки установлен колодочный тормоз, который включается
автоматически при обесточивании двигателя гидротолкателя и
удерживает любой из барабанов при номинальных усилиях в ка-
нате. Для свободного стравливания каната каждый барабан мо-
жет быть отсоединен от привода. В автоматическом режиме при
тяге 10, 15, 20 и 25 тс работает только главный барабан лебедки.
Лебедка обеспечивает автоматическое сохранение заданной тяги
и длины буксирного троса при буксировке.
258
Буксирная лебедка ледокола Владивосток (см. рис. 140),
изготовленная фирмой «Раума-Репола» (Финляндия), отличается
по характеристикам и конструкции от описанной выше. Лебедка
Рис. 138. Размещение буксирного и швартовного устройств на
ледоколе Москва: а — палуба бака; б — кормовая часть верхней
палубы
/ — клюз палубный; 2 — кнехт прямой; 3 — вьюшка; 4 — битенг; 5 —
клюз бортовой; 6 — клюз буксирный; 7 — киповая планка; 8 — помеще-
ние буксирной лебедки; 9 — буксирная лебедка; 10 — шпиль швартовный;
11 — кранцы буксирные
состоит из двух тросовых барабанов 7 и 8, планетарной муфты
барабана, планетарной передачи 5 и 11 с нажимным и упругим
устройствами, тормозов барабанов 4 и 10, коробки передач 9,
259
Рис. 139. Схема буксирной лебедки ледокола Василий
Прончищев
Рис. 140. Схема буксирной лебедки ледокола
Владивосток
260
канатоукладчика 12, приводного электродвигателя 6, приборов
управления и контроля 1, 2 и 3 и фундаментной рамы. Так же
как и лебедка ЛЭ-47, она позволяет автоматически поддержи-
вать расстояние при буксировке и усилие в буксирном канате.
Барабаны лебедки можно блокировать тормозом, и тогда лебедка
выдерживает усилие, равное разрывной нагрузке буксирного
каната. Тормозом барабана управляют с кормового мостика
или с пульта, расположенного у лебедки. Швартовные турачки
отсутствуют.
Автоматическая буксирная лебедка — сложный и дорого-
стоящий механизм, требующий квалифицированного ухода.
Значительная часть многообразных функций таких лебедок свя-
зана с буксировками судов на свободной воде и не используется
в процессе их эксплуатации на ледоколе. В частности, не ис-
пользуется механизм автоматического регулирования длины
и натяжения буксирного каната, редко применяется вспомога-
тельный тросовый барабан. Перегруженность лебедки автома-
тикой мешает выполнению ряда функций, имеющих первосте-
пенное значение при буксировках во льдах. Приведенные сооб-
ражения позволяют сделать вывод, что на ледоколе применение
автоматических буксирных лебедок не оправдано. В особенно-
сти это относится к мощным и средним ледоколам. Вместо авто-
матических буксирных лебедок целесообразно оборудовать ле-
доколы лебедками упрощенной конструкции — по типу электри-
ческих лебедок-вьюшек.
Основные характеристики буксирной лебедки ледокола: тя-
говое усилие на застопоренном барабане Тт, тяговое усилие при
выбирании буксирного каната под нагрузкой Тб, скорость вы-
бирания нагруженного буксирного каната Уб, диаметр и длина
буксирного каната. Их можно определить, исходя из следующих
соображений.
Тяга на тормозе лебедки не должна превышать величину
суммарной тяги гребных винтов ледокола. Для ледоколов всех
классов принимается Тт = (0,8 -н 1,0) Т, где Т — суммарная
тяга гребных винтов ледокола.
Тяговое усилие при выбирании каната также должно нахо-
диться в определенном соотношении с тягой гребных винтов ле-
докола, причем для ледоколов различных типов это соотношение
неодинаково. У вспомогательных ледоколов отношение тяго-
вого усилия на барабане при выбирании каната к тяге винтов
больше, чем у средних и особенно у мощных ледоколов. Это вы-
звано тем, что меньшему по водоизмещению и главным размере-
ниям ледоколу соответствуют большие относительные водоиз-
мещения и размерения буксируемых судов.
Величина тягового усилия на барабане лебедки может быть
выбрана с помощью соотношений:
261
для мощного ледокола Тб = (0,2	0,3) Т\
для среднего ледокола Тб = (0,3 -н 0,4) Т;
для вспомогательного ледокола Тб = (0,4	0,5) Т.
Скорость выбирания нагруженного буксирного каната V6,
как показывает опыт эксплуатации, можно для всех ледоколов
принимать в пределах 8—12 м1мин.
Диаметр буксирного каната находят из условия равенства
его разрывного усилия тяговому усилию на тормозе рабочего
барабана. При выборе буксирного каната следует стремиться
к тому, чтобы при заданном разрывном усилии получить наи-
меньший диаметр. Целесообразно применять стальные канаты
с высоким значением предела прочности проволоки — не ме-
нее 160—180 кгс/мм2. Ограниченный выбор канатов, пригодных
для использования на ледоколах, приводит часто к тому, что
параметры буксирной лебедки назначают исходя из заданного
разрывного усилия каната.
Диаметр стропов для буксировки вплотную за усы выбирают
таким образом, чтобы разрывное усилие троса стропов не было
больше чем 0,5 Тразр буксирного каната.
Для длительных морских буксировок по свободной воде не-
обходим канат длиной 700—1100 м. На ледоколе иметь основ-
ной буксирный канат такой длины нецелесообразно: это приведет
к недопустимому увеличению размеров лебедки. Обычно на ле-
доколах предусматривают основной буксирный канат длиной
200—500 м (см. табл. 26) (при этом исходят из того, чтобы число
слоев каната на барабане лебедки не превышало 4—5, во
избежание вдавливания верхних витков каната в нижние, кото-
рое приводит к быстрому износу троса). Длина такого буксир-
ного каната недостаточна для буксировок на свободной воде,
а для буксировок во льду она излишне велика, поэтому можно
принимать ее равной 120—150 м. Тогда он сможет укладываться
на барабане лебедки в один слой.
Мощность электродвигателя лебедки может быть оценена
по формуле
р 7-бУб
6	75-60.1,3611л ’
где т]л — общий коэффициент полезного действия механизма
лебедки. У лебедок-вьюшек для буксирного каната т]л =
= 0,75 -н 0,78, а у автоматических буксирных лебедок т|л =
- 0,70 ч- 0,75.
Прочность барабана лебедки и его вала рассчитывают на раз-
рывное усилие каната. Запас прочности всех деталей буксирной
лебедки следует принимать не ниже пятикратного. При проверке
на прочность напряжения в них не должны превышать 85% пре-
дела текучести материала.
262
Важным элементом буксирного устройства ледокола является
кормовой вырез с отбойными средствами. На современном ле-
доколе основное назначение кормового выреза — создание наи-
лучших условий для буксировки вплотную транспортных судов
во льдах. До сравнительно недавнего времени кормовой вырез
использовался также при совместной работе ледоколов спосо-
бом «тандем», когда один из ледоколов упирался в кормовой вы-
рез другого, создавая дополнительную тягу для преодоления
ледового сопротивления. Большая мощность, которой распола-
гают энергетические установки современных мощных ледоколов,
Рис. 141. Кормовой вырез ледокола Москва'. а — вид сбоку; б — вид сверху
/ — привальный брус; 2 ~ буксирный кранец; 3 — строп для поперечного крепле-
ния; 4 — продольный строп
сделала невозможной их работу способом «тандем» с использо-
ванием кормового буксирного выреза существующей конструк-
ции: проведенный в 1962 г. эксперимент показал, что контакт-
ные давления в отбойном устройстве ледокола, расположенного
впереди, достигают предела прочности материала на разруше-
ние. Работа способом «тандем» сейчас в значительной степени
утратила свое практическое значение.
Конструкция кормового буксирного выреза с отбойными
средствами должна обеспечивать плотную и надежную опору для
форштевня буксируемого судна, не допускать выхода форштевня
из выреза при рывках и поворотах и создавать благопри-
ятные условия для быстрого выполнения операций по взятию
судна на буксир и отдаче буксира.
Кормовой вырез предусмотрен на всех советских и большей
части зарубежных ледоколах (исключение составляют канадские
ледоколы, ледоколы Фудзи иХенераль Сан-Мартин). На отечест-
венных ледоколах кормовой вырез имеет глубину 1 — 1,5 м и
263
уклон 10—15° относительно вертикали. Кормовой вырез и при-
легающие участки кормовой оконечности корпуса оборудованы
отбойными средствами — привальными брусьями и кранцами
стационарного типа (рис. 141 и 142). Привальные брусья рас-
положены вдоль бортов ледокола под буксирными кранцами
или между ними. Брусья изготовлены из дерева (обычно из дуба).
б) £2.
2 J
❖
Рис. 142. Кормовой вырез ледо-
кола Василий Прончищев'. а — вид
сбоку; б — вид сверху; в — раз-
рез А—А
1 — привальный брус; 2 — буксирный
кранец; 3 — строп для поперечного
крепления; 4 — продольный строп; 5 —
резиновая подушка
Буксирные кранцы размещены в два ряда друг над другом и имеют
плетеную Оболочку из стального троса и мягкую набивку. Край
кранца отстоит от верхней кромки ширстрека на 200—300 мм,
а расстояние между верхним и нижним кранцами составляет
300—500 мм. Диаметр кранцев — 600 мм. Иногда отбойную часть
кормового выреза защищают специальными резиновыми брусча-
тыми подушками, которые располагают в несколько ярусов по
высоте и прикрепляют к корпусу с помощью болтов. Таким об-
разом, каждый ряд кранцев (как верхний, так и нижний) вклю-
чает три отдельных кранца либо два кранца и резиновые по-
душки. Верхний кранец, наиболее подверженный воздействию
264
Рис. 143. Кормовой вырез ледо-
кола Данбъёрнл а — вид сбоку;
б— вид сверху
1 — отбойное колесо; 2 — кница
форштевня судна, в районе кормового выреза покрывают прочной
мягкой кошмой.
На современных ледоколах балтийских стран в последние
годы применяют кормовой вырез с отбойными средствами усо-
вершенствованной конструкции — с горизонтальными кницами
в форме ласточкина хвоста, прикрепленными к обшивке кор-
мовой оконечности корпуса, а роль отбойных средств выполняют
колеса с резиновой облицовкой
на амортизаторах (рис. 143).
Колеса имеют возможность пово-
рачиваться при втягивании носа
буксируемого судна в кормовой
вырез ледокола и при его гори-
зонтальных перемещениях отно-
сительно кормы ледокола. Кор-
мовой вырез данной конструкции
упрощает сложные в технологи-
ческом отношении обводы кормы
в надводной части корпуса и
дает определенные преимущества
при кратковременных буксиров-
ках, сопровождающихся частой
отдачей буксира и взятием су-
дов на буксир (т. е. при неболь-
шом «плече» буксировки). Од-
нако ожидавшегося снижения
эксплуатационных расходов из-
за большей износоустойчиво-
сти отбойных колес по сравнению
с кранцами получить не уда-
лось и от колес пришлось отка-
заться. Применение обычного
кормового выреза с буксирными
кранцами позволяет снизить контактное давление между носовой
оконечностью судна и поверхностью отбойного устройства за
счет его распределения на сравнительно большую площадь. При
длительных буксировках крупных морских судов в сложных
ледовых условиях этой конструкции буксирного выреза следует
отдать предпочтение. В целом обе вышеописанные конструкции
буксирных вырезов не удовлетворяют ряду важных эксплуата-
ционных требований и нуждаются в усовершенствовании.
Для выполнения швартовных операций на некоторых ледоко-
лах используют главный барабан буксирной лебедки. При этом
швартовный конец крепят к основному буксирному канату. Опыт
эксплуатации показывает, что швартовные барабаны буксирной
лебедки целесообразно ликвидировать, заменив их швартовным
шпилем.
265
Палубные механизмы буксирного и швартовного устройств
следует снабжать обогревом, необходимо также предусматривать
подачу горячей воды для удаления с них льда при обледенении.
§ 31
Рулевое устройство
Рулевое устройство ледокола
должно обеспечивать наилучшую управляемость при плавании
во льдах и на чистой воде. В то же время при работе во льду перо
руля, баллер и ряд других деталей рулевого устройства испыты-
Рис. 144. Ахтерштевень и руль ледокола Москва
вают значительные ледовые нагрузки. В связи с этим большое
внимание уделяют обеспечению их прочности. Все морские ле-
доколы имеют один руль, который расположен в диаметральной
плоскости. Обычно применяют простые пластинчатые рули с го-
ризонтальными ребрами жесткости, отлитыми из стали заодно
с пером и рудерписом (рис. 144). Однако на американских и не-
которых канадских ледоколах устанавливают обтекаемые рули.
Перо руля с помощью петель и штырей навешивают на рудер-
пост ахтерштевня. Правилами Регистра СССР допускается при-
менение рулей, имеющих не менее трех опор на ахтерштевне,
266
включая подпятник, Баллер руля обычно выполняют отдельно
из стальной поковки или реже из отливки, К перу руля баллер
крепят горизонтальным фланцевым соединением. Болты изго-
товляют из нержавеющей стали. На ахтерштевне выше фланце-
вого соединения болтами укрепляют литые вставки, предназна-
ченные для того, чтобы исключить подъем руля льдом. При уда-
ленных вставках, не вынимая баллера, можно снять руль. Бал-
лер состоит из нескольких частей (например, на ледо-
коле Москва — из трех), соединенных между собой муфтами.
Среднюю, заменяемую часть баллера, выполняют менее прочной
по сравнению с другими частями, и она является слабым звеном,
облегчающим ремонт баллера в случае повреждения. Баллер
снабжен ограничителем поворота руля. Сальники и находя-
щаяся в гельмпортовой трубе нижняя часть баллера подогре-
ваются для предохранения от замораживания.
Диаметр головы баллера руля определяют по формуле
d > 100 1 см,	(149)
I/ ат
где Sp — полная площадь пера руля, ж2, для одновинтовых и
трехвинтовых ледоколов Sp составляет 1,2—1,6%
от LT, для двухвинтовых — 2,0 — 2,3%;
г — отстояние центра тяжести площади пера руля от оси
вращения, м;
ат — предел текучести материала баллера, кгс/см2\
k — численный коэффициент, равный для ледоколов I
класса — 25, II класса — 20 и III класса — 15.
Диаметр слабого звена баллера принимают на 10—15%
меньше вычисленного по формуле (149). Размеры поперечных
сечений руля, петель, штырей и прочих деталей подбирают в со-
ответствии с принятым диаметром баллера (табл. 27).
Таблица 27
Элементы рулевого устройства
Название ледокола	Скорость у ч в* уз	Площадь пера руля	Относитель- ная площадь пера руля 1OOSP г и л	Диаметр баллера, мм
Москва	18,6	13,7	1,62	540
Василий Прончищев	14,5	7,4	2,22	360
Лабрадор	16	12,74	2,17	406
Д'Ибервиллъ	15	16,04	2,06	533
Дж. А. Мак-Дональд	15,5	18,98	2,32	533
267
Управление рулем на ледоколах осуществляется с помощью
электрогидравлических рулевых машин. Обычно рулевую ма-
шину устанавливают в помещении, находящемся выше ватерли-
нии, соответствующей максимальной осадке, так как в против-
ном случае должна предусматриваться аварийная рулевая ма-
шина. Рулевая машина воздействует непосредственно на баллер
и включает, как правило, два насосных агрегата, один из кото-
рых является резервным. Каждый насосный агрегат имеет авто-
номную систему питания электроэнергией. Рулевая машина со-
гласно Правилам Регистра СССР должна обеспечивать непре-
рывную перекладку руля с борта на борт при максимальной ско-
рости переднего хода ледокола. При этом время перекладки руля
с 35° одного борта на 30° другого борта не должно превышать
28 сек.
Управление рулевой машиной осуществляется из ходовой
рубки, из центрального поста управления, с постов верхнего и
кормового мостиков и с пульта в румпельном отделении.
§ 32
Вертолетное устройство
Вертолеты на ледоколах начали
применять около 20 лет назад. В настоящее время на отечествен-
ных ледоколах вертолеты выполняют тактическую ледовую раз-
ведку во время проводки транспортных судов. На некоторых
зарубежных ледоколах (например, на ледоколах Канады, США,
японском ледоколе Фудзи) вертолеты используют также для пе-
ревозки грузов и пассажиров во время проведения научных и
хозяйственных работ. Вертолетным устройством оборудуются
все современные мощные и средние ледоколы, а в отдельных
случаях даже вспомогательные ледоколы и ледокольно-транспорт-
ные суда.
Вертолетное устройство состоит из следующего основного
оборудования: судового вертолета, взлетно-посадочной пло-
щадки, ангара, цистерн для хранения запасов топлива и смазоч-
ных материалов, систем подачи топлива, смазки, электропитания,
обогрева и т. п., стартово-командного пункта с системами связи
и сигнализации, ремонтной мастерской, оборудованной необхо-
димым инструментом, запасными частями и пр.
В качестве судового вертолета на ледоколах используют обыч-
ные серийные вертолеты (рис. 145). Количество вертолетов и
их тип, оговариваемые заданием на проектирование ледокола,
регламентируют основные требования, предъявляемые к эле-*
ментам вертолетного устройства. На советских ледоколах
обычно базируется по одному вертолету; на некоторых зарубеж-
ных ледоколах — одновременно по два и даже по три вертолета.
268
Рис. 145. Вертолет на взлетно-посадочной площадке ледокола
Москва
269
Взлетно-посадочная площадка (ВПП) находится в кормовой
части ледокола, позади надстройки (рис. 146). Расположение
и размеры ВПП для вертолета заданного типа выбирают таким
образом, чтобы создать условия для его нормальной эксплуата-
ции. В первую очередь это касается обеспечения безопасного
взлета и посадки вертолета. Необходимо, чтобы воздушные под-
ходы к ВПП были свободны от препятствий и обеспечивали взлет
и посадку вертолета в секторе не менее 40°. При этом в радиусе
10—16 м (в зависимости от типа вертолета) не должно быть пре-
Рис. 146. Расположение вертолетного устройства мощного ледокола
/ — ВПП; 2 — ангар (------------ледокол Москва, ----------Владивосток); 3 — авна-
мастерская
пятствий высотой более 1,2 м (имеются в виду не только препятст-
вия, расположенные на открытых палубах и надстройках ле-
докола — мачты, краны, стрелы, антенны и прочее, но и высоко
расположенные конструкции судна, буксируемого вплотную).
Размеры ВПП у существующих ледоколов изменяются в зна-
чительных пределах (табл. 28). Это зависит от типа и коли-
чества вертолетов, и от главных размерений ледокола. На
некоторых ледоколах ВПП была оборудована лишь при мо-
дернизации (например, на ледоколах Красин, Сибирь, типа Уинд
и др.). Размещение на ледоколе ВПП представляет известные
трудности. Так, ширина ВПП ограничена обводами кормовой
оконечности ледокола: на ледоколах, предназначенных для про-
водки судов, площадка должна отстоять от бортов ледокола на'
уровне верхней палубы не менее чем на 1,5 — 2,0 м с тем, чтобы
не получать повреждений при швартовке к высокобортным су-
дам. Длину ВПП в корме лимитирует положение механизмов
270
Таблица 28
Характеристики вертолетного устройства ледоколов
Название ледокола	Число вер- толетов	Размеры ВПП			Площадь ангара, JW3	Конструкция ангара
		Длина	Ши- рина м	Пло- щадь, ' JW3		
Луи С. Сан-Ло- ран	1—2	25,0	20,0	500	280	Стационарная
Лабрадор	1	21,9	12,8	281	41,6	Разборная
Д'Ибервилль	2	23,1	11,0	250	62,6	Стационарная
Монткалм	1	15,7	7,6	120	нет	.—.
Дж, Л. Мак- Дональд	2—3	19,5	11,9	217	137	Стационарная
Сэр Хэмфри Джильберт	1	17,1	9,4	156	—	—
Москва	1	23,6	16,5	389	93,6	Стационарная
Мурманск, Вла-	1	26,0	16,5	432	87,7	»
дивосток К расин	1	13,0	11,0	140	—	—
Сибирь	1	13,0	10,5	130	——	—
Фудзи	3	35,0	22,0	700	300	Стационарная
Хенераль Сан- Мартин	1	26,0	12,0	310	—	—-
буксирного устройства и буксирного каната при буксировке
вплотную, а спереди — надстройка ледокола: На ледоколах,
предназначенных для экспедиционных целей, первые два огра-
ничения отпадают, за счет чего размеры ВПП могут быть зна-
чительно увеличены (например, у ледокола <^удзи).
Конструкция ВПП принципиально не отличается от кон-
струкции обычной палубы. Расчетной нагрузкой для нее служит
динамическое усилие, возникающее при посадке вертолета, ко-
торое распределяют на площадь одного колеса. Поверхность
ВПП должна быть ровной и не иметь выступающих деталей во
избежание повреждения пневматики шасси вертолета. Поэтому
детали крепления вертолета «по-походному», посадочные огни
и прочее выполняют заподлицо с поверхностью площадки. ВПП
по периметру ограждают комингсом высотой 250 мм и сеткой,
расположенной снаружи комингса, которая наклонена под уг-
лом 10—20° к поверхности ВПП. Кронштейны сетки делают по-
воротными, с тем чтобы их можно было приводить в вертикальное
положение для ограждения площадки. Покрытие поверхности
ВПП должно быть таким, чтобы не было скольжения незакреп-
ленного вертолета при крене ледокола до 8° и дифференте не
менее 3°.
271
Взлетно-посадочная площадка ледокола должна иметь сле-
дующее оборудование: систему заправки вертолета горюче-сма-
зочными материалами и сжатым воздухом, подогреватель для
прогрева двигателей и редуктора вертолета, систему снабжения
теплой пресной водой для обмывания вертолета и удаления
льда и масла с ВПП, средства прямой телефонной связи с ходо-
вой рубкой и стартово-командным пунктом, клеммы для отвода
с вертолета зарядов статического электричества, приспособле-
ния для крепления вертолета «по-походному», выводы электро-
питания для запуска двигателей и для проверки бортовой аппа-
ратуры, светотехническое оборудование (посадочные, погранич-
ные и заградительные огни, средства общей подсветки ВПП),
ветроуказатель, противопожарные средства. На поверхность
ВПП наносят маркировку, облегчающую пилоту вертолета вы-
полнение посадки.
Ангар предназначен для хранения вертолета, его ремонта и
технического обслуживания. В настоящее время эксплуатацию
вертолета на судах, не оборудованных ангаром, допускают лишь
при временном его использовании. К числу таких судов отно-
сятся ледокольно-транспортные суда, а также некоторые вспомо-
гательные ледоколы. На большинстве ледоколов ангар распола-
гают в кормовой части надстройки на уровне ВПП. Его размеры
зависят от типа судового вертолета: ангар должен вмещать вер-
толет со снятыми лопастями. При этом для удобства обслужива-
ния вертолета между ним и стенками ангара оставляют проход
шириной не менее 0,75 ж. От верхней точки вертолета до подво-
лока ангара необходим зазор не менее 0,25 м.
По своей конструкции ангары современных ледоколов де-
лают стационарными или сборно-разборными. На некоторых
новых ледоколах в качестве ангара используют помещения, рас-
положенные под ВПП, например на ледоколе Луи С. Сан-Лоран
(рис. 147).
Стационарные ангары на ледоколах типа Москва по конструк-
ции не отличаются от обычной судовой надстройки. Кормовая
стенка такого ангара снабжена раздвижной дверью, занимающей
всю ее ширину. Достоинства стационарного ангара: постоянная
готовность, простота и удобство эксплуатации. Однако такой
ангар иКяеет большой вес и стоимость, занимает много места.
Так, например, на месте ангара ледокола Москва, имеющего
площадь около 93 м2 при высоте 4,5 м, можно было бы разместить
16 кают для команды.
Ангары сборно-разборной конструкции широко применяют
на ледоколах США и Канады. Получили распространение ан-
гары телескопической конструкции (рис. 148), состоящие из
отдельных секций, убирающихся одна в другую, и ангары с мяг-
ким покрытием, натягиваемым на легкий разборный каркас.
Такие ангары в собранном виде хранят в носовой части ВПП,
272
2
Рис. 147. Вертолетное устройство ледокола Луи С. Сан-
Лоранл а — боковой вид; б — план ВПП; в—план ан-
гара
1 — ангар; 2 — сетка; 3 — вертолет; 4 — подъемник; 5 — ВПП
Рис. 148. Расположение телескопического ангара для вертолета: а —иа
ледоколе типа Уинд; б — иа ледокольном судие Джон Кабот
274
а при необходимости раздвигают в сторону кормы, накрывая
часть площади ВПП с находящимися на ней вертолетами. Сборно-
разборные ангары занимают на ледоколе площадь, в несколько
раз меньшую, чем стационарные, они легче и дешевле, а их раз-
меры ограничены лишь площадью ВПП. Основные недостатки
таких ангаров: сложность размещения оборудования, необхо-
димого для обслуживания вертолета, худшая герметизация от
ветра и влаги, трудоемкость частой сборки-разборки. Сборно-
разборные ангары в силу своей компактности наиболее прием-
лемы для средних ледоколов.
Для мощных ледоколов (в особенности для ледоколов, имею-
щих энергетическую установку, работающую на ядерном топ-
ливе) целесообразно оборудовать помещение для хранения вер-
толета непосредственно под ВПП, в кормовой части прочного
корпуса, с тем чтобы надстройку полностью использовать под
жилые помещения для команды. Подачу вертолета из ангара
на ВПП в этом случае можно осуществить подъемником. Впер-
вые подобная схема была использована на канадском ледоколе
Луи С. Сан-Лоран.
Оборудование ангара для вертолета включает: приспособле-
ния для предпролетной подготовки вертолетов, регламентных
работ и мелкого ремонта; лебедку для буксировки вертолета
с ВПП в ангар и обратно; устройство для крепления вертолета
«по-походному» и штормового крепления; стеллажи для хране-
ния несущего винта и его запасного комплекта; противопожар-
ные средства и сигнализацию. В смежном с ангаром помещении
оборудуют авиаремонтную мастерскую.
Цистерны для хранения авиатоплива располагают в кормовой
оконечности ледокола. Их емкость зависит от количества и типа
вертолетов, базирующихся на борту ледокола, и позволяет при-
нять от 30 до 100 т топлива. Цистерны должны обеспечить бе-
зопасное хранение авиатоплива, которое в зависимости от сорта
содержат в отдельных емкостях с соблюдением необходимых мер
безопасности (например, на водяной подушке, под инертным га-
зом и т. п.).
Для руководства полетами на ледоколе необходим стартово-
командный пункт (СКП), который должен обеспечивать хоро-
ший обзор ВПП и воздушных подходов к ней. На большинстве
ледоколов СКП не имеет отдельного помещения и находится
на ходовом мостике. На новых мощных ледоколах целесообразно
выделять для СКП специальное помещение. Наиболее удобно
располагать СКП в кормовой части надстройки над ВПП. СКП
и кормовой пост управления ледокола могут быть размещены сов-
местно в одной небольшой рубке. В СКП необходимо поместить:
пульт управления средствами связи с вертолетом; пульт управ-
ления наружным освещением ледокола, опознавательными и
заградительными огнями; приводную радиостанцию.
275
§ 33
Управление ледоколом,
сигнализация, связь
Для осуществления четкого ко-
ординированного руководства работой многочисленных меха-
низмов и технических средств на ледоколе предусматривают
развитую систему управления, сигнализации и связи.
Управление ледоколом сосредоточено в двух основных ко-
мандных постах: ходовой рубке и центральном посту управле-
ния энергетической установкой (ЦПУ). Из ходовой рубки про-
изводят общее руководство работой ледокола, а из ЦПУ — уп-
равление работой энергетической установки, механизмов и си-
стем и контроль за их работой. Имеется ряд местных постов,
предназначенных для управления отдельными устройствами и
механизмами: буксирной лебедкой, якорным устройством, гру-
зоподъемными средствами и т. д. Помимо этого предусмотрено
несколько постов управления, имеющих дублирующий или ре-
зервный характер: навигационные посты управления на откры-
том верхнем мостике, фок-мачте и в кормовой рубке; аварийный
пост управления рулевой машиной в румпельном отделении
и т. д.
На электроходах число оборотов гребного винта меняется при
изменении напряжения генератора, а направление вращения —
при изменении направления тока в якоре. Конструкция команд-
ных постов электромашииного телеграфа ледокола позволяет
судоводителю непосредственно управлять гребными электро-
двигателями, причем число фиксированных положений рукояток
телеграфа, и следовательно соответствующее число команд,
составляет не менее 15—25 на передний и столько же на задний
ход. Это обеспечивает хорошую маневренность управления.
В ходовой рубке устанавливают три командных поста машин-
ного телеграфа (один в центре ходовой рубки и по одному на ее
крыльях), два-три таких же поста размещают на открытом верх-
нем мостике и один в кормовой рубке. Каждый командный пост
телеграфа снабжается пультом (рис. 149), оборудованным не-
обходимыми контрольными приборами, а также указателями
числа оборотов и направления вращения гребных винтов. Пере-
дача команд с постов управления на регуляторы реверсировки
поля (потенциометры) происходит электрическим путем. Все
рукоятки телеграфов сблокированы между собой таким образом,
что ими нельзя пользоваться одновременно.
Схемой управления электродвижения современного ледокола
предусматривается автоматическое регулирование основных ди-
намических процессов, характерных для работы ледокола. Так,
например, резкое изменение нагрузки (при подключении или
остановке одного из генераторов) выравнивается в соответст-
276
вии с изменившейся скоростью хода без перегрузки. Если
при маневрировании ледокола возникает обратный ток и
соответственно рекуперативная энергия, то она автоматически
ограничивается, так что первичные двигатели не получают уско-
рения; когда при входе ледокола с чистой воды в лед или при
попадании льдин в гребные винты их число оборотов снижается,
то мощность сохраняется, так как машины развивают при этом
больший вращающий момент.
Рис. 149. Пульт управления в ходовой рубке ледокола Москва
Управление рулевой машиной осуществляется электрически
от рулевой колонки со штурвалом, установленной в центре хо-
довой рубки. Дополнительно рулевые колонки оборудуют также
на открытом верхнем мостике, в кормовом посту управления и
в румпельном отделении.
В центральном посту управления энергетической установкой
(рис. 150) расположены пульт маневрирования и распредели-
тельные щиты, а также помещаются приборы, необходимые для
обслуживания и контроля работы установки. Для каждого пер-
вичного двигателя имеется тахометр, тревожно-сигнальный ин-
дикатор давления масла и охлаждающей воды, кнопка для дачи
приказаний о пуске, остановке и т. д. Установлены сигнальные
указатели подключений генераторов, привод дистанционного
управления главными выключателями генераторов, электро-
277
маневренные устройства для регуляторов потенциометров, тахо-
метры гребных винтов, амперметры, ваттметры, индикаторы
максимального тока и заземления и др. Располагая полной ин-
формацией о работе установки, вахтенный оператор ЦПУ может
во всех случаях принять необходимые меры.
Номенклатура средств дистанционного контроля, измерения
и сигнализации на ледоколе весьма обширна: она охватывает
систему пожарной сигнализации, систему измерения уровней
Рис. 150. Пульт управления в ЦПУ ледокола Москва
жидкости в отсеках ледокола и измерения его осадки, систему
контроля и управления водонепроницаемыми дверями, авраль-
ную сигнализацию и т. д.
К навигационным приборам, которыми оборудованы все со-
временные ледоколы, относятся: гирокомпасы, имеющие репи-
теры во всех постах управления; лаги с репитерами в штурман-
ской рубке и ЦПУ; эхолоты; курсопрокладчик-автомат; радио-
пеленгатор; радиолокационные станции ближнего и дальнего
действия.
Аппаратура радиосвязи должна обеспечивать ледоколу на-
дежную двустороннюю радиосвязь практически на неограни-
ченных расстояниях и в любое время. Все радиооборудование
размещается в радиорубке, из которой ведется основная опера-
тивная радиосвязь. Радиорубка ледокола должна быть обору-
278
дована в соответствии с правилами Регистра СССР. В радиорубке
устанавливают: коротко- и длинноволновые передатчики со
своими приемниками, УКВ-рацию, эксплуатационный передат-
чик средних волн, аварийную рацию и автоматический податчик
сигналов тревоги и бедствия. В постах управления ледоколом
имеются выносные посты связи, позволяющие командованию
ледокола вести радиотелефонную связь без захода в радиорубку.
Антенное устройство ледокола обычно состоит из горизонтальных
Г-образных многолучевых и однолучевых антенн, вертикальных
и штыревых антенн.
Система внутрисудовой связи ледокола включает: безбата-
рейные телефоны парной командной связи, судовую автомати-
ческую телефонную станцию, громкоговорители для передачи
приказаний и т. д. На новых ледоколах для дистанционного
наблюдения за работой наиболее важных механизмов и обзора
ледовой обстановки у бортов применяются телевизионные уста-
новки.
Совершенствование системы управления имеет для ледокола
первостепенное значение, ввиду того что плавание во льдах от-
носится к наиболее сложному виду мореплавания. Трудность
счисления при плавании во льдах обусловлена почти постоянным
дрейфом судна со льдом, который с трудом поддается учету,
частыми сменами курса и непостоянством скорости. Ледовое
плавание часто осложняется плохими гидрометеоусловиями и
мелководьем. Необходимость непрерывного наблюдения за часто
меняющейся ледовой обстановкой и действиями проводимых
судов еще больше осложняет задачу судоводителя. По этой при-
чине на ледоколах, в отличие от судов других типов, навигацион-
ную вахту вынуждены нести одновременно два судоводителя
(помимо рулевого).
Возможности совершенствования системы ♦управления ледо-
колом далеко не исчерпаны. От них в значительной степени за-
висит повышение экономической эффективности работы ледо-
кола, так как совершенствование системы управления, с одной
стороны, позволит сократить расходы на содержание ледокола
за счет снижения расхода топлива, уменьшения штата команды
и т. п., ас другой стороны, повысить скорость и безопасность
проводки судов.
Совершенствование управления предполагает установку на
ледоколе новых приборов для точного измерения всех необхо-
димых параметров внешней среды и самого ледокола, а также
создание автоматической системы, которая обрабатывала бы по-
казания приборов, подавала на главный пульт управления ин-
формацию, отображающую окружающую обстановку, и выда-
вала рекомендации по управлению. К числу таких приборов
в первую очередь относится ледовый лаг, поскольку ни один из
существующих судовых лагов не обеспечивает надежного изме-
279
рения скорости и пройденного во льду расстояния.1 Не менее
важно разработать приборы для неконтактного измерения па-
раметров ледовой среды (прежде всего толщины льда и его спло-
ченности), прибор для регистрации дистанции между ледоколом
и проводимым судном. Необходимы приборы для измерения
упора и момента на гребных валах, напряжений, возникающих
в лопастях гребных винтов, а также телевизионная аппаратура
для осмотра гребных винтов на плаву.
В настоящее время ставится вопрос о создании комплексной
системы автоматического управления, объединяющей в единое
целое основные системы управления ледоколом. Такая комплекс-
ная система должна охватывать как управление электроэнерге-
тической установкой, так и процесс навигационного управления
ледокола. Автоматизация управления судовой электроэнергети-
ческой установкой, по-видимому, будет развиваться по пути
перехода от автоматизации отдельных процессов локального
значения к формированию единых систем дистанционного авто-
матического управления, функционально связывающих разно-
образную аппаратуру электроавтоматики. Участие оператора
в управлении установкой будет постепенно снижаться, а испол-
нение множества операций будет подчинено логическому закону,
устанавливающему связь действия системы с информационными
сигналами состояния установки. Иными словами, речь идет о
применении логических программных устройств управления
с сохранением в системе локальных приборов электроавтома-
тики. Еще более высоким уровнем автоматизации судовых элек-
троэнергетических установок будет введение в системы элемен-
тов прогнозирующего контроля и адаптации, применение вы-
числительных машин, сосредоточение средств автоматизации
электроэнергетики в составе общей централизованной системы
управления всеми техническими средствами ледокола.
Важным вопросом автоматизации процесса управления ле-
доколом является разработка усовершенствованного пульта
управления, который обслуживался бы одним судоводителем
(кроме рулевого). При создании такого пульта необходимо ши-
роко использовать устройства наглядного отображения окружаю-
щей обстановки и решений, получаемых вычислительными ма-
шинами. Необходимо, чтобы на пульт поступала информация со
всех мест ледокола с помощью телевизионной аппаратуры, а
также информация о параметрах льда на пути ледокола.
Пульт управления устанавливается в центре ходовой рубки,
в то время как по обоим ее бортам, а также в кормовой рубке
могут быть оборудованы упрощенные посты управления.
1 В настоящее время на ледоколах устанавливаются только обычные
лаги, большинство которых плохо работает во льду. Из их числа лучше
всего зарекомендовал себя при ходе во льду электрогидравлический лаг
МГЛ-25.
280
На открытом верхнем мостике ледокола оборудование стацио-
нарного поста управления нецелесообразно, ввиду того что, как
показывает опыт эксплуатации, он редко используется судоводи-
телями, а находящаяся на нем дорогостоящая аппаратура под-
вергается вредному воздействию атмосферной влаги и брызг. Вза-
мен этого удобно предусмотреть выносной пульт управления,
который, если это окажется необходимым, может быть исполь-
зован для управления с верхнего мостика.
Развитие комплексной автоматизации системы управления
ледоколом должно привести к централизованному управлению
судном и энергетической установкой с мостика. Прямой контакт
между вахтенным механиком и штурманом позволит гармонично
сочетать специфику судовождения и эксплуатации электроэнер-
гетической установки. Единый пост управления повышает ка-
чество управления и производительность труда оператора, свя-
занные с концентрацией приборов, средств управления и с рос-
том объема получаемой им информации.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Аршеневский Ю» А. Оа-
разцово провести арктическую навигацию юбилейного года.— Мор-
ской флот, 1967, № 4.
2.	Аршеневский Ю. А. Ледоколы М., Знание, 1970.
3.	Атомный ледокол «Ленин».— «Судостроение», 1959, № 1.
4.	Василевский А. Н. Новый портовый ледокол.— «Судострое-
ние», 1960, № 1.
5.	Виноградов И. В. Суда ледового плавания. М., Оборонгиз,
1946.
6.	Вожаков А. А., Рассказов Б. Н. К вопросу взаимодей-
ствия гребиого винта со льдом.— Труды ЦНИИМФ, вып. 87. Л.
«Транспорт», 1967.
7.	Г р е ч и н М. А. Расчет характеристик разгона и торможения
судиа.— Труды ЦНИИМФ, вып. 15. Л., «Морской транспорт», 1958.
8.	Д о р о х о в А. П. Ледокол «Москва».— «Судостроение», 1960,
№ 10.
9.	3 а г ю А. М. Ледокол «Капитан Белоусов».— «Морской флот», 1955,
№ 7.
10.	М а л й ш е н с к и й В. Е. Особенности работы гребных электриче-
ских установок ледоколов при ударах винта о лед при заклинива-
нии.— «Судостроение», 1961, № 5.
11.	Мицевич А. К., Мучник Л. Н. Вопросы оценки эффектив-
ности линейных ледоколов.— Труды института комплексных транс-
портных проблем при Госплане СССР, вып. 11. М., 1969.
12.	Морские ледоколы и буксирные суда. Справочник. Л., «Транспорт»,
1969.
13.	Н е г а н о в В. И., Гнесин Б. Я. Атомный ледокол «Ленин»
в Арктике.— «Судостроение», 1961, №8,
282
14.	Ноги д Л. М., Д у б р о в и н О. В. О вязкостном сопротивле-
нии ледоколов.— «Судостроение», 1962, № 6.
15.	Кацман Ф. М., Каштелян В. И., Ры вл ин А. Я. Опре-
деление сопротивления движению ледоколов в свободной воде и во
льдах.— «Судостроение», 1968, № И.
16.	Каштелян В. И., Позняк И. И., Р ы в л и н А. Я. Соп-
ротивление льда движению судна. Л., «Судостроение», 1968.
17.	К у ч и е в Ю. С. Пять навигаций атомного ледокола «Ленин».—
«Морской флот», 1965, № 2.
18.	П е т р о в Е. Ю., X е й с и н Д. Е. Расчет инерционных харак-
теристик судов, плавающих во льдах.— В сб.: «Доклады XIV научно-
технической конференции кораблестроительного факультета ГПИ
им. Жданова», Горький, 1967.
19.	П о л о н с к и й В. И., X а й к и н А. Б. Электроходы и перспек-
тивы их развития. Л., Судпромгиз, 1960.
20.	Попов Ю. Н., ФаддеевО. В., Хейсин Д. Е., Яков-
лев А. А. Прочность судов, плавающих во льдах. Л., «Судострое»
ние», 1967.
21.	РукавишниковС. Б. Автоматизированные гребные электри-
ческие установки. Л., «Судостроение», 1968.
22.	Р ы в л и н А. Я., Петр о в Е. Ю. К вопросу об эксперименталь-
ном определении коэффициентов трения льда в натурных условиях.—
В сб.: «Проблемы Арктики и Антарктики», вып. 21. Л., Гидрометео-
издат, 1965.
23.	С и д о р о в М. Н., Я г о д к и н В. Я. Требования, предъявляе-
мые к современным схемам гребных электрических установок ледоко-
лов и судов активного ледового плавания. — Труды НТО Суд-
прома, т. VIII, вып. 5., Л., 1959.
24.	С т е ф а н о в и ч А. Н. Ледоколы. Л., «Морской транспорт»,
1958.
25.	С т е ф а н о в и ч А. Н. Первая арктическая навигация ледокола
«Ленин».— «Судостроение», 1961, № 8.
26.	Т о л с т и к о в Е. И. Северный морской путь станет трассой
массовых перевозок.—«Морской флот», 1961, № 10.
27.	Т р о н и н В. А. К расчету элементов поворотливости судна при
движении в ровных льдах.— Труды ГИИВТ, вып. 102. Горький, 1969.
28.	X а й к и н А. Б. Современные и перспективные электроходы.
Л., «Судостроение», 1969.
29.	X а й к и н А. Б. Автоматизированные гребные электрические
установки. Л., «Транспорт», 1968.
30.	X а й к и н А. Б., Я г о д к и н В. Я. Расчет статических ха-
рактеристик ГЭУ ледокольных судов.— «Судостроение», 1966, № 1.
31.	X а й к и н А. Б., Я г о д к и н В. Я. Работа гребной электриче-
ской установки ледокола в режиме разрушения льда лопастями вин-
та. — «Морской флот», 1966, № 8.
32.	X е й с и н Д. Е. Изгиб бесконечной пластины с прямолинейными кром-
ками под действием местной нагрузки. — «Судостроение», 1962, № 4.
283
33.	X ей с и н Д. Е. Определение контактных усилий при ударе судна
форштевнем о лед. — В сб.: «Проблемы Арктики и Антарктики»,
вып. 8. Л., «Морской транспорт», 1961.
34.	Юдовин Б. С. Энергетические установки ледоколов. Л.,
«Судостроение», 1967.
35.	Я го д к и н В. Я- Аналитическое определение момента сопротив-
ления вращению гребного винта при его взаимодействии со льдом.—
В сб.: «Проблемы Арктики и Антарктики», вып. 13. Л., «Морской
транспорт», 1963.
36.	A new philosophy towards ice-breaking. — Shipbuilding and Ship-
ping Record, 1967, 109, № 23, p. 805.
37.	В о 1 i п P. G. Die Bewertung von Eisfahigkeiten des Shiffe mittels
des Eiswiderstandsdiagramam.— Shift und Hafen, 1969, H. 4.
38.	Coast Guard Announces Plans for new Icebreaker. — The Northern
Engineer, 1970, vol.2, № 2, p. 18.
39.	Co 1 1 i n s C. F., G e r m a n J. G. The steam Turbo-elertric iceb-
reaker CCGS Louis S. St.— Laurens. Canadian Division Supplement,
1969, № 29, pp. 51—67.
40.	G r i g h t о n L. I. Icebreakers. Their Design and Construction. —
Lloyds Register of Shipping, 1965, № 45, p. 1—21.
41.	Jansson J. E. Icebreakers and their design. — European Ship-
building, 1956, № 5, p. 112—128, № 6, p. 143—150.
42.	L a n d t m a п C. Finnish Icebreakers. — U. S. Naval Institute
proceedings Reprint, February, 1969, № 792, vol. 95, № 2.
43.	V a 1 a n t у V. Om galvanisk korrosion i svetsfogav vid svetsade
fartyg.— Scandinavian Shiptechnical Meeting, 1960.
44.	W h i t e R. M. Prediction of Icebreaker Capability. — Quarterly
Transactions of the Royal Institute of Naval Architects, 1970, № 2, vol.
112, p. 225—240.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА I
МОРСКИЕ ЛЕДОКОЛЫ И
УСЛОВИЯ ИХ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
ГЛАВА II
ЛЕДОВЫЕ КАЧЕСТВА
ГЛАВА III
МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА
ГЛАВА IV
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И ФОРМА ОБВОДОВ
КОРПУСА
ГЛАВА V
АРХИТЕКТУРА И ОБЩЕЕ
РАСПОЛОЖЕНИЕ
ГЛАВА VI
КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА
От авторов	4
§ 1.	Современные морские ледоколы 7
§ 2.	Отечественные ледоколы 10
§ 3.	Ледоколы зарубежных стран 28
§ 4.	Условия ледового плавания 44
§ 5.	Организация работы ледоколов 51
§ 6.	Ледовая ходкость	57
§ 7.	Ледовая прочность	67
§ 8.	Маневренность во льдах	78
§ 9.	Заклинивание ледокола во
льдах	95
§ 10.	Ледопроходимость	109
§ 11.	Ходкость на свободной воде П4
§ 12.	Остойчивость, качка, не-
потопляемость	118
§ 13.	Главные размерения и их
соотношения	125
§ 14.	Водоизмещение, мощность,
автономность и дальность
плавания	130
§ 15.	Форма обводов корпуса	135
§ 16.	Архитектурно-конструктивный
тип	162
§ 17.	Общее расположение	165
§ 18.	Бортовая обшивка	180
§ 19.	Бортовые перекрытия	187
§ 20.	Днищевые перекрытия	196
§ 21.	Палубы и платформы	199
§ 22.	Переборки	203
§ 23.	Штевни и кронштейны греб-
ных валов	208
285
ГЛАВА VII § 24. Выбор типа энергетической
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ	установки	212
УСТАНОВКА § 25. Гребные электрические уста-
новки	223
§	26.	Расчет статических характе-
ристик гребных установок	228
ГЛАВА	VIII	§	27.	Креновая и дифферентная
ЛЕДОКОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ	системы	235
§	28.	Гидромеханические системы	245
§	29.	Система приема воды для ох-
лаждения двигателей.
Ледовые ящики	250
ГЛАВА IX	§ 30.	Буксирное устройство	,255
СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА,	§ 31.	Рулевое устройство	266
УПРАВЛЕНИЕ, СВЯЗЬ	§ 32.	Вертолетное устройство	268
§ 33.	Управление ледоколом,
сигнализация, связь	276
Указатель литературы	282
Вячеслав Ильич
Каштелян
Александр Яковлевич
Рывлин
Олег Владимирович
Фаддеев
Виталий Яковлевич
Ягодкии
ЛЕДОКОЛЫ
Редактор М. А. Алчуджан
Художественный редактор
Н. Ф. Шакуро
Сдано в набор 27 марта 1972 г. М-07419.
Подписано к печати 22 августа 1972 г.
Формат издания 60 X 90716. Бумага для глу-
бокой печати № 1. Печатных листов 18.
Уч.-изд л. 17,5. Тираж 1900 экз. Заказ
№ 751. Цена 1 руб. 39 коп. Изд. № 2590-70.
Технический редактор
А.	П. Ширяева
Корректоры В. И. Морева,
В.	Д. Макаров
Оформление переплета художника
В. У. Фонарева
Издательство «Судостроение», 191065, Ле-
нинград, ул. Гоголя, 8.
Ленинградская типография № 4 Главпо-
лиграфпрома Государственного Комитета
Совета Министров СССР по делам изда-
тельств, полиграфии и книжной торговли,
Социалистическая, 14.