Принцип работы ледокола

Как работает ледокол

Как работает ледокол - фотография 1

Транспортировка грузов морским путем в условиях Севера сопряжена с трудностями. Толстая корка льда, покрывающего поверхность океана, сковывает движения судов, делая обычное плавание невозможным.

Чтобы решить эту проблему, используют вспомогательные суда – ледоколы.

Эти мощные корабли способны ломать ледяное покрытие, создавая проходы для транспортных караванов.

Принцип работы ледокола

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

Атомный ледокольный флот

Для эффективного освоения Арктического региона и обеспечения северных областей СССР были необходимы мощные корабли, способные пройти сквозь самые толстые льды и провести за собой транспортные судна. С появлением первого атомного ледокола навигация по северному морскому пути существенно увеличилась, а к 80м годам, благодаря новым атомным кораблям повышенной мощности, транспортные конвои под предводительством стальных гигантов льда и атома стали ходить чуть ли не круглогодично.

Атомный ледокольный флот - изображение 3

У атомных судов есть неоспоримое преимущество — огромная мощность при небольшом расходе весьма долговечного топлива (что исключает необходимость в дозаправке прямо посреди сурового климата).

Он  способен выполнять работу ТЭЦ – давать электричество, опреснять и согревать воду.

Но есть и существенные недостатки — потенциальная возможность аварии с самыми катастрофическими последствиями, сложность утилизации отходов топлива и самих реакторов.

Как устроен атомный ледокол

 

Направления деятельности - фото 18

История - фото 19

Локальные задачи - фото 20

Управляя штурвалом на мостике, рулевой приводит в движение гидравлическую рулевую систему, находящуюся в другом конце судна.

На фото изображён вал, поворачивающий руль в соответствии с поворотом штурвала.

Военные базы - фото 21

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

Состав атомного флота - фотография 22

Электрогенераторы, подающие ток на электродвигатели.

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

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

Ледокольный флот России (часть 2) - фотография 28

Два электродвигателя боковых винтов расположены в одном помещении, электродвигатель, вращающий центральный винт, находится в соседнем.

На фото: электродвигатель одного из боковых винтов.

Принцип работы ледокола - фотография 29

А это смежная электроустановка:

Принцип работы ледокола - фотография 30

На ледоколе повсюду встречаются напоминания о том, что необходимо сделать, и что делать нельзя.

Принцип работы ледокола - фото 31Принцип работы ледокола - фото 32Принцип работы ледокола - фото 33

Радиорубка.

Принцип работы ледокола - фотография 34

Одного заряда уранового топлива хватает на 5-6 лет непрерывной эксплуатации, т.е. всё это время судно может фактически находиться в море, не возвращаясь в порт...если бы не необходимость в провизии: одной загрузки продовольствия достаточно для 7 месяцев плавания - в любом случае солидный срок.

Но как быть с водой? Для обеспечения пресной водой нужд экипажа и оборудования на судне установлены опреснители морской воды, способные выдавать 120 тонн пресной воды в сутки. Соляной остаток, выделяемый из этой воды, подходит для пищевой продукции, но за ненадобностью сбрасывается за борт.

Принцип работы ледокола - фотография 36

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

Принцип работы ледокола - фотография 37

Принцип работы ледокола - фото 38

Принцип работы ледокола - фотография 39

Принцип работы ледокола - фотография 40

Принцип работы ледокола - фото 42

Так выглядят интерьеры в надстройке судна. 

Принцип работы ледокола - изображение 43

Принцип работы ледокола - фотография 44

Принцип работы ледокола - фотография 52

Принцип работы ледокола - изображение 53

Принцип работы ледокола - фото 54

Принцип работы ледокола - изображение 55

Принцип работы ледокола - фотография 56

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

Падение самолёта не нанесёт ущерба ядерной установке и не вызовет перебоев в работе. 

Что касается прокладывания фарватера во льдах, то судно вовсе не режет лёд, как это может показаться, а именно раскалывает его, наседая на него носовой частью. Поэтому при движении через плотное ледовое покрытие раздаётся громкий звук от ударов носа о льдины, а корпус судна сильно вздрагивает.

Принцип работы ледокола - изображение 57

Принцип работы ледокола - изображение 58

Как устроены российские атомные ледоколы Принцип работы ледокола - фото 59

Россия – единственная страна, у которой есть атомный ледокольный флот. В настоящее время в него входит 9 действующих судов: 4 атомных ледокола, 4 судна технического обслуживания и 1 контейнеровоз. Господство на скованных льдом морях началось еще в 60-х – Советский Союз не знал себе равных. Нигде в мире не было судов подобного типа.

«50 лет Победы» — самый большой в мире атомный ледокол, который способен пробивать льды толщиной в три метра. До недавних пор этот рабочий тяжеловес использовался как круизное судно и возил туристов на Северный полюс, но с 2015 года он снова водит караваны судов по замерзшим морям.

Принцип работы ледокола - фотография 61

На атомном ледоколе «50 лет Победы» на Северный полюс в 2013 году был доставлен олимпийский огонь.

Принцип работы ледокола - фото 62

К 2020 году российский ледокольный флот должен пополниться сразу тремя новыми атомными ледоколами.

Принцип работы ледокола - изображение 63

Постройка одного нового современного ледокола обходится приблизительно в 42 млрд рублей.

Принцип работы ледокола - фото 64

10 из 10 атомных ледоколов, существовавших в мире, были советскими или российскими.

8 из них были построены в нашей стране и только 2 – на финских верфях, но по проектам СССР и для СССР. При этом атомные энергоблоки на этих судах устанавливались уже в Ленинграде.

Принцип работы ледокола - фото 65

Корпус ледокола «50 лет Победы» – двойной: толщина внешнего корпуса в той его части, которая взламывает лед, достигает почти 5 см. Между корпусами находятся цистерны водного балласта: вода перетекает из одного борта в другой, в результате судно раскачивается и ломает лед.

Принцип работы ледокола - фото 66

Ледоколы класса «Арктика» могут ломать лед, двигаясь не только вперед, но и назад, но на это требуется больше энергии.

Принцип работы ледокола - изображение 67

Корпус атомохода разделен на водонепроницаемые отсеки: даже если будут затоплены главные из них, судно останется на плаву.

Принцип работы ледокола - изображение 68

Ледокол «Ямал» отличается от своих собратьев по атомному флоту акульей улыбкой, нарисованной на носу. Она появилась, когда в 1994 году ледокол в рамках одной из международных гуманитарных программ возил детей к Северному полюсу – так судно выглядело веселее.  Планировалось, что после этой поездки улыбка будет закрашена, но в итоге от этого решения отказались, и акулья пасть стала фирменной отличительной чертой судна.

Принцип работы ледокола - фото 69

Сначала все ледоколы класса «Арктика» были покрашены в желтый цвет, но выяснилось, что его плохо видно с воздуха, поэтому суда перекрасили в ярко-красный или оранжевый.

Устройство и конструкция ледокола

Принцип работы ледокола - фотография 104

Атомный ледокол - это морское судно с ядерной силовой установкой, построенное специально для использования в водах, круглогодично покрытых льдом. Атомные ледоколы намного мощнее дизельных. В СССР они были разработаны для обеспечения судоходства в холодных водах Арктики. Одно из главных преимуществ атомного ледокола - отсутствие необходимости в регулярной дозаправке топливом, которое необходимо в плавании во льдах, когда такой возможности нет или дозаправка сильно затруднена. Все атомные ледоколы имеют электрическую передачу на гребные винты. Единственной страной , обладающей флотом атомных ледоколов, является Россия.

Атомный ледокол "Ленин"

Принцип работы ледокола - фото 108

Принцип работы ледокола - изображение 110

Ледокол Ленин - трехвинтовое судно.

По архитектурному типу он представляет собой гладкопалубное судно с умеренной седловатостью, четырьмя непрерывными палубами, удлиненной надстройкой и двумя мачтами. В кормовой части шлюпочной палубы имеется взлетно-посадочная площадка и ангар для вертолета.

Принцип работы ледокола - изображение 111

Необычно большие размеры грот-мачты обусловлены ее использованием для вентиляции парогенераторной установки.

Принцип работы ледокола - фото 112

Применение атомной энергии определило особенности внутреннего расположения энергетических, жилых и служебных помещений судна.

Корпус ледокола разбит главными поперечными водонепроницаемыми переборками на двенадцать отсеков.

Две продольные переборки, идущие от второго дна до верхней палубы, образуют по бортам отсеки, в которых размещены главным образом балластные, топливные и другие цистерны, выше нижней палубы - различные кладовые, служебные помещения и каюты команды.Принцип работы ледокола - фотография 114 Толщина ледового пояса 36 мм в средней части, 52 мм - в носовой и 44 мм - в кормовой оконечности.Принцип работы ледокола - фото 117 Принцип работы ледокола - фото 118

Команда ледокола размещается в одно - и двухместных каютах.

Для жилых, культурно-бытовых и медицинских помещений на ледоколе использовано водяное отопление с кондиционированием воздуха. Принцип работы ледокола - изображение 119

В машинном отделении и вспомогательных помещениях отопление паровое.

Предусмотрены мощная холодильная автоматическая установка и большое количество провизионных 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; Принцип работы ледокола - фото 122Принцип работы ледокола - изображение 123

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 убираются в клюзы заподлицо с обшивкой. Литые якорные цепи калибра 67 мм имеют длину 325 м.Принцип работы ледокола - изображение 124

В корме предусмотрен вырез для буксировки судов вплотную, который снабжен привальными брусьями и кранцами, облицованными резиной. Автоматическая двухбарабанная буксирная лебедка с тяговым усилием 40 тс на главном барабане и 25 тс на вспомогательном установлена в кормовой оконечности.Принцип работы ледокола - фото 125

Электрогидравлическая рулевая машина осуществляет перекладку 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 одновременном затоплении двух главных водонепроницаемых отсеков.Принцип работы ледокола - фото 126

Ледокол имеет две спасательные шлюпки на 58 человек каждая, две спасательные моторные шлюпки на 40 человек каждая, два шестивесельных яла, разъездной и буксирный катера.

Спуск и подъем спасательных шлюпок и катеров осуществляется с помощью шлюпбалок скатывающегося типа.Принцип работы ледокола - изображение 127

Энергетическая установка ледокола работает по следующей схеме.

Выделяемое в реакторе тепло используется для получения перегретого пара в парогенераторах.

Пар направляется к главным турбогенераторам, от которых электроэнергия подается на гребные электродвигатели.Принцип работы ледокола - изображение 128

Якоря гребных электродвигателей соединены с гребными валами.

Парогенераторы получают питание от параллельно работающих питательных насосов, так что в случае аварийной остановки одного из насосов остальные автоматически увеличивают производительность до необходимого уровня. Управляют всей энергетической установкой ледокола с одного поста.Принцип работы ледокола - изображение 129

Биологическая защита атомной установки гарантирует защиту экипажа ледокола от действия радиоактивных излучений, которые контролируются специальной дозиметрической системой. Пульт управления этой системы расположен в посту радиационного контроля.

Принцип работы ледокола - фотография 130

Главные турбогенераторы расположены в двух отделениях: носовом и кормовом.

В каждом отделении установлены две турбины активно-реактивного типа мощностью по 11 000 л.с. Каждая турбина через редуктор соединена с двумя двухъякорными генераторами постоянного тока длительной мощностью 11 500 л.с. при номинальном напряжении 600 В. Принцип работы ледокола - фотография 131

Турбогенераторные агрегаты питают три гребных двухъякорных электродвигателя постоянного 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.Принцип работы ледокола - фото 132 Принцип работы ледокола - фотография 133

На ледоколе имеются носовая и кормовая электростанции. В носовой установлены три турбогенератора, в кормовой — два турбогенератора и один резервный дизель-генератор мощностью по 1000 кВт каждый.

Каждый турбогенератор состоит из конденсационной паровой турбины активного типа и генератора переменного тока.

Принцип работы ледокола - фотография 145

Принцип работы ледокола - изображение 146Принцип работы ледокола - фото 147Принцип работы ледокола - фотография 150Принцип работы ледокола - фотография 151

Ледоколы России: современное состояние и новые горизонты

Принцип работы ледокола - фото 152

Ледокольный флот России

1. Дизель-электрический ледокол «Кару»

  • Принцип работы ледокола - фото 176

2. Дизель-электрический ледокол «Тор»

  • Принцип работы ледокола - фото 177

3. Дизель-электрический ледокол «Иван Крузенштерн» (до 1966 года «Ледокол-6»)

  • Принцип работы ледокола - фото 178

4. Дизель-электрический ледокол «Юрий Лисянский» (до 1966 года «Ледокол-9»)

  • Принцип работы ледокола - изображение 179

6. Дизель-электрический ледокол «Семён Дежнев»

  • Принцип работы ледокола - фото 180

7. Дизель-электрический ледокол «Дудинка» (до 2006 года «APU», Финляндия)

  • Принцип работы ледокола - изображение 181

8. Дизель-электрический ледокол «Ермак»

  • Принцип работы ледокола - изображение 182

9. Дизель-электрический ледокол «Адмирал Макаров»

  • Принцип работы ледокола - фото 183

10. Дизель-электрический ледокол «Красин»

  • Принцип работы ледокола - фотография 184
  • Принцип работы ледокола - фото 185

11. Дизель-электрический ледокол «Капитан Сорокин»

  • Принцип работы ледокола - изображение 186

12. Дизель-электрический ледокол «Капитан Николаев»

  • Принцип работы ледокола - фото 187

13. Дизель-электрический ледокол «Капитан Драницын»

  • Принцип работы ледокола - изображение 188

14. Дизель-электрический ледокол «Капитан Хлебников»

  • Принцип работы ледокола - изображение 189
  • Принцип работы ледокола - фото 190

15. Дизельный ледокол «Мудьюг»

  • Принцип работы ледокола - фото 191

16. Дизельный ледокол «Магадан»

  • Принцип работы ледокола - фотография 192

17. Дизельный ледокол «Диксон»

  • Принцип работы ледокола - изображение 193
  • Принцип работы ледокола - фото 194

18. Дизель-электрический ледокол «Варандей»

  • Принцип работы ледокола - изображение 195

19. Дизель-электрический ледокол «Москва»

  • Принцип работы ледокола - изображение 197
  • 20. Дизель-электрический ледокол «Санкт-Петербург»

    Принцип работы ледокола - фотография 198

  • Принцип работы ледокола - изображение 199

21. Дизель-электрический ледокол с ассиметричным корпусом проекта Р-70202

  • Принцип работы ледокола - фото 200

22. Дизель-электрический ледокол проекта 21900М

  • Принцип работы ледокола - фото 201

23. Дизель-электрический ледокол проекта 22600 (ЛК-25)

  • Принцип работы ледокола - фото 202

Фотодополнение

2005 год. Ледокол «Красин» ведёт контейнеровоз «American Tern» с грузом для американской полярной станции «McMurdo» в Антарктике. Помощь российского ледокола понадобилась после того, как американский ледокол «Polar star» (виден вдали) сломал себе лопасть винта:

  • Принцип работы ледокола - фотография 203
  • Принцип работы ледокола - изображение 204

Ледоколы «Polar star» (США) и «Красин» (Россия)

  • Принцип работы ледокола - изображение 205

Ледокол «Дудинка» в Мурманске

  • Принцип работы ледокола - изображение 206

Ледоколы в порту Санкт-Петербурга, 9 июля 2006 года

Слева направо - «Семён Дежнев», «Иван Крузенштерн», «Тор», «Кару» и «Юрий Лисянский»:

  • Принцип работы ледокола - фотография 207

Ледоколы «Капитан Николаев» и «Тор» в Кронштадте, 27 июля 2012 года

  • Принцип работы ледокола - изображение 208

Финский залив, февраль 2011 года, «Битва во льдах»

Ледокол «Санкт-Петербург» идёт на помощь зажатому во льдах судну:

  • Принцип работы ледокола - фото 209
  • Принцип работы ледокола - фотография 210
  • Принцип работы ледокола - изображение 211
  • Принцип работы ледокола - изображение 212
  • Принцип работы ледокола - фото 213
  • Принцип работы ледокола - изображение 214

Ледокол «Москва»:

  • Принцип работы ледокола - изображение 215

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 918)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты