С давних времён климатические условия России толкали изобретателей на поиск инженерных решений, позволяющих сохранять транспортное водное сообщение в условиях низких температур.
Ещё в XVI веке жители побережий Белого и Баренцева морей и северных рек, таких как Мезень, Печора, Северная Двина, Онега, строили поморские кочи. На кочах поморы ходили к Новой Земле, на Шпицберген, по Белому и Карскому морям, вдоль берегов северной Чукотки...
Обводы корпуса образовывали в носовой части коча острый угол, ломавший тонкий лёд. А своеобразная форма, напоминающая в сечении бочонок или орех, с очень низкой ватерлинией позволяет судну успешно сопротивляться сдавливанию льдинами. А в условиях толстого льда такая форма помогает вытащить коч на поверхность.
Это изобретение позволило строить относительно крупные суда, продвинуться вдоль арктического побережья на Восток и освоить Сибирь. Такими судами пользовались первопроходцы Семён Дежнёв, Федот Попов, Ерофей Хабаров.
С технологиями поморских кочей был знаком кронштадтский купец и судовладелец Михаил Осипович Бритнев. В 1864 году по его заказу была переделана носовая часть портового буксира «Пайлот». Если точнее — пароходу, как у кочей, срезали носовую часть под углом 20° к линии киля, чтобы она могла взбегать на лёд и обламывать его. Бритнев организовал регулярное сообщение Кронштадта и Ораниенбаума через Финский залив, продлив период навигации. Это же событие послужило началом строительства специализированных ледокольных судов, и не только в России: купец успешно продавал чертежи своего судна иностранным предпринимателям.
Итак, основная особенность ледоколов — их форма. Скос обводов корпуса в носовой части, применённый Михаилом Бритневым, используется и сейчас: судно «наползает» на лёд. Однако у современных ледоколов заострён не только «нос», но и задняя часть: порой ледоколы двигаются «челночным» способом. А благодаря своему бочкообразному корпусу ледокол ещё и «напрыгивает» на лёд, проламывая его.
Первый ледокол арктического класса «Ермак» (сделанный, кстати, по образцу одного из судов Бритнева) весил чуть меньше 10 тысяч тонн, средний вес современных вдвое больше. Для судна такого масштаба нужен очень мощный двигатель, поэтому второй немаловажный вопрос, связанный с ледоколами, — снабжение их топливом.
В начале своей истории ледоколы работали только как проводники, всё полезное пространство занимали двигатели и запасы топлива, на груз и пассажиров не хватало места. С развитием ядерной физики в XX веке стало возможным строительство ядерных реакторов, которые в том числе стали использоваться и в ледоколах с электрической передачей мощности на гребные винты. Одной «заправки» ледокола хватает на несколько месяцев эксплуатации.
Так была решена проблема снабжения ледоколов топливом, что позволило существенно увеличить периоды навигации судов, расширить регион плавания, улучшить освоение и снабжение северных районов, получить доступ к богатейшим природным ресурсам. Сегодня в Арктике добывают нефть и природный газ. На российском Севере сосредоточены до 80% всех арктических углеводородов.
Как вы помните, первый в мире атомный ледокол — «Ленин» — был принят в эксплуатацию 3 декабря 1959 года. И эта дата стала днём рождения атомного ледокольного флота России — единственного в мире!
Но Север — край суровый, и он может создать препятствие даже для такой гигантской и мощной машины, как ледокол. На случай, если льды попробуют сковать судно, на нём предусмотрена дифферентная система, состоящая из цистерн, которые в нужный момент заполняются забортной водой. Эта система позволяет раскачивать судно в разных плоскостях, преодолевая скованность и освобождая его из ледяного плена.
В технических характеристиках к ледоколам вы можете найти строчку с параметром «лёдопроходимость». Для атомных ледоколов она составляет два-три метра. Эта характеристика отражает толщину льда, при которой ледокол может перемещаться с заданной минимальной скоростью. По сути же инерция и масса ледоколов может проломить гораздо большую толщу льда — это лишь вопрос времени.
На этот вопрос ответила старший научный сотрудник Политехнического музея Майя Коршунова. У вас тоже есть вопрос, связанный с устройством мира или человека? Задайте его в комментариях или пришлите на почту question@polytech.one