Авансы и долги российского ледоколостроения

2008 год стал знаменательным в истории отечественного ледоколостроения. Сначала был передан заказчику атомоход «50 лет Победы», вслед за ним прошел ходовые испытания дизель-электрический ледокол для Балтийского моря «Москва», и был спущен на воду со стапелей Балтийского завода второй  ледокола этой серии -  «Санкт-Петербург». Сам по себе факт отрадный, так как после перерыва почти в четверть века  сразу  три новых ледокола, построенных на отечественной верфи по отечественным проектам, должны в скором времени пополнить ряды российского ледокольного флота. Однако, как это часто бывает, радостное событие оказалось сдобренным здоровенной ложкой дегтя: ледокол-снабженец для ОАО «Севморнефтегаз» построен в Норвегии, серия ледокольно-транспортных судов для ГМК «Норильский никель» – в Германии, ледокол для ОАО «НК Лукойл» – в Сингапуре. И все это зарубежное проектирование и строительство происходило на фоне готовности российских научно-исследовательских организаций, проектных бюро и верфей разработать проекты и построить указанные суда. Эта «радость со слезами на глазах» и  послужила основанием для размышлений о состоянии и будущем отечественного полярного судостроения в целом и ледоколостроения в частности.

Слухи о его смерти слегка преувеличены.

В последние 10-15 лет «специалисты» различных мастей и принадлежности настойчиво внедряют в сознание российских высокопоставленных чиновников, заказчиков и просто граждан мысль о недееспособности отечественного ледоколостроения. Никаких вразумительных аргументов, подтверждающих это горестное обстоятельство, как правило, не приводится за исключением ссылок на количество ледоколов и ледокольных судов, построенных в последнюю четверть ХХ века и в начале XXI века для нашей страны за рубежом, а также общих рассуждений о каких-то выдающихся научно-технических достижениях конкурентов и зарубежной культуре производства.   

Что же происходило и происходит на самом деле?

Начнем наш экскурс примерно с середины XX века, когда значение Арктики в обеспечении обороноспособности противостоящих военных блоков и развитии мировой экономики стало вполне понятно.

Арктика – это преимущественно океан, площадью 13,1 млн. км², который даже в конце полярного лета покрыт льдом на площади около 8 млн. км².  Очевидно, что даже первые шаги, направленные на освоение и контроль этих огромных суровых просторов, требуют создания ледоколов, ледокольных судов и инженерных сооружений различного класса и назначения.

Россия, да и некоторые другие страны к середине XX в. уже обладали определенным опытом проектирования и строительства судов для Арктики. Однако задача по планомерному освоению огромных морских просторов, значительную часть времени покрытых льдом, требовала совершенно иного подхода.  Основой такого подхода являются всесторонние исследования ледяного покрова, создание теоретических методов и экспериментальной базы для оценки взаимодействия корпуса и движителей со льдом, разработка специальных систем и устройств, предназначенных для обеспечения эффективного преодоления льда и проводки судов в разнообразных ледовых условиях.

Первыми в мире оценили важность модельных испытаний ледоколов  в лабораторных условиях советские инженеры-кораблестроители. В 1939-1941 г.г. в гидродинамическом бассейне ЛКИ Л.М. Ногид провел первые эксперименты по имитации натурного льда пластинами из парафина, стеарина и смеси стеарина и говяжьего жира. Зимой 1940-1941 г.г. В.И. Неганов (впоследствии главный конструктор атомного ледокола «Ленин») провел первые в истории ледоколостроения модельные испытания ледокола во льду, который был наморожен естественным образом в открытом водоеме. В 1948 г. В.В. Лавров разработал первый способ получения моделированного льда, а в 1949 г. И.И. Позняк и В.В. Лавров в шугоносном лотке ВНИИ гидротехники им. В.И. Веденеева (Ленинград) провели первые испытания моделей судов в моделированном льду. В 1951 г. Ю.А. Шиманский и Л.М. Ногид предложили теоретическое обоснование исследований ледовой ходкости судов в модельном эксперименте, а в 1955 г. В СССР в Ленинграде в ААНИИ был создан первый в мире опытовый ледовый бассейн.

Отдадим должное оперативности наших зарубежных коллег и конкурентов. Быстро оценив достижения советских корабелов-ледокольщиков и значение лабораторной базы для освоения Арктики, уже в 1958 г. были построены ледовые бассейны в Германии и два – в США. В конце 60-х годов были развернуты обширные исследования ледовой проблематики в Финляндии и Японии. Почти одновременно в различных странах началось строительство новых опытовых ледовых бассейнов, и только с 1968 по 1972 г. пять таких бассейнов вступило в строй.

В настоящее время в мире функционирует около 30 ледовых бассейнов, два из которых находятся в России.

Теория и технология моделирования, естественно, развивались параллельно с ростом интереса к ледовой проблематике и строительством новых ледовых бассейнов. Пик развития теории и технологии моделирования пришелся на 70-е  - 80-е годы XX века. В этот период, прежде всего в Германии и Канаде, которые бросились догонять СССР,  были проведены широкомасштабные исследования, разработана оригинальная теория моделирования  и создано несколько новых моделей лабораторного льда. Наибольших успехов в этой области добились И. Шварц (Германия) и Г. Тимко (Канада), а их разработки нашли применение в ряде ледовых бассейнов мира.

Успешно развивалась эта проблематика и в нашей стране. В конце 80-х годов Б.П. Ионов, В.А. Зуев, Е.М. Грамузов, В.Б. Беляков предложили новую теорию моделирования и разработали модель лабораторного льда, отвечающую требованиям теории моделирования. Эта работа нашла применение в ледовом бассейне Нижегородского Государственного технического университета и позволила впервые смоделировать в ледовом бассейне взаимодействие судов на воздушной подушке со льдом.

В конце XX в. в нашей стране под руководством А.А. Понаморева был разработан метод моделирования сложных физических процессов на специальных установках и стендах с помощью переменных электромагнитных полей (метод МАГДА), который позволяет резко снизить финансовые затраты по сравнению с испытаниями в опытовых бассейнах и аэродинамических трубах. Метод прошел апробацию и всестороннюю проверку при разработке проектов крупнотоннажного танкера-химовоза, ледокола-снабженца пр. 11040, пожарно-спасательного судна пр. 19950 и продемонстрировал достоверность и точность по сравнению с результатами ходовых натурных испытаний и испытаний в опытовом бассейне. Однако этот метод пока  не получила распространения в нашей стране и не нашел применения при проектировании ледоколов и ледокольных судов.

Первые теоретические методы оценки ледовых качеств судов были разработаны в России еще в конце XIX века. Фундаментальной работой в этой области, не утратившей своей актуальности и в наши дни, стала работа Ю.А. Шиманского, выполненная в 1938 г., посвященная теоретическому разделению ледового сопротивления на отдельные составляющие. В 1960 г. В.И. Каштелян на базе метода Ю.А. Шиманского разработал полуэмпирический метод оценки ледового сопротивления ледоколов в сплошных льдах, который до середины 80-х годов являлся наиболее применяемым в различных странах при проектировании новых ледоколов. В 1981 г. Б.П. Ионов  разработал методику разделения ледового сопротивления на составляющие в модельном эксперименте и провел соответствующие исследования в ледовом бассейне ААНИИ.  Эти исследования позволили впервые экспериментально определить роль сил различной природы в балансе ледового сопротивления, а разработанный им на базе указанных исследований теоретический метод оценки ледового сопротивления до настоящего времени используется при проектировании ледоколов во многих странах.

Во второй половине XX в. А.Я. Рывлин (1968), Ю.А. Сандаков (1971), В.А. Тронин и А.С. Поляков (1988), В.А. Зуев (1986), Н.В. Калинина (1995) и др. предложили формулы, позволяющие оценить ледовое сопротивление судов в битых льдах.

В последнюю четверть XX в. также в России были разработаны первые методы оценки ходкости ледоколов при работе набегами: Б.П. Ионов предложил эмпирический метод, основанный на обширных натурных испытаниях, а Е.М. Грамузов – теоретический метод.

На рубеже XX - XXI веков Е.М. Грамузов разработал метод оптимизации формы корпуса, который позволяет генерировать теоретический чертеж ледокола, обладающего наименьшим ледовым сопротивлением в заданных ледовых условиях. Этот метод не имеет аналогов в мировой практике проектирования ледоколов и судов ледового плавания.

Справедливости ради отметим, что теоретические методы оценки ледового сопротивления судов в сплошных льдах создавались и за рубежом. Я.Е Янссон (1956), И. Левис и Р. Эдвардс (1970 и 1972), Е. Энквист (1972), Г.П. Вэнс (1975), Х. Доргелох (1976), Д. Картер (1983), С.Х. Лука (1986), Г. Линдквист (1989)  и др. предложили формулы, которые основывались на методе Ю.А. Шиманского и  в своем подавляющем большинстве представляли собой некоторую модернизацию метода В.И Каштеляна. Эти формулы не нашли широкого применения при проектировании  ледоколов и не оказали влияния на развитие теории ледового сопротивления.

А что с ледокольными винтами? И здесь картина не отличается разнообразием. В 1966 г. в СССР вышла в свет первая и до настоящего времени единственная комплексная работа - монография М.А. Игнатьева, посвященная взаимодействию винтов со льдом и проектированию винтов ледоколов и судов ледового плавания. Конечно, за прошедшие годы у нас в стране и за рубежом получены новые результаты исследований, а некоторые положения работы М.А. Игнатьева утратили актуальность или подверглись основательной ревизии. Но нельзя не отметить, что изложенные в этой книге принципиальные подходы к проектированию ледокольных винтов не утратили актуальности и в наши дни.

В 1977г. впервые в истории мирового ледоколостроения специалисты  ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова под руководством В.А. Беляшова провели тензометрические испытания лопастей атомного ледокола «Арктика» в тяжелых арктических льдах. Указанные испытания позволили определить не только величины ледовых нагрузок, возникающих при взаимодействии винта со льдом, но и разработать новую феноменологическую модель фрезерования льда лопастями движителя. Результаты указанных испытаний и целый ряд лабораторных исследований разрушения льда инденторами, выполненных В.С. Шпаковым, В.А. Беляшовым, А.В. Андрюшиным и другими отечественными специалистами, позволили создать винты с новой «философией» взаимодействия со льдом, а оборудованные этими винтами российские атомные ледоколы наглядно продемонстрировали свою высокую эффективность и надежность. На основании этих исследований А.В. Андрюшин разработал современные требования к выбору прочных размеров лопастей гребных винтов и других элементов пропульсивных комплексов, которые используются в настоящее время при проектировании ледоколов и ледокольных судов.

Первые исследования ледовой прочности судов берут свое начало в ААНИИ. В 60-х годах XX в. для определения величины ледовых нагрузок на корпус в различных ледовых условиях здесь были организованы первые натурные тензометрические испытания ледоколов и судов ледового плавания. Под  руководством Ю.Н. Попова и Д.Е. Хейсина в ААНИИ были разработаны первые методы оценки и расчета ледовых нагрузок на корпус, а также методы оценки и расчета ледовой прочности судов. В 1967г. вышла в свет монография «Прочность судов плавающих во льдах» (Ю.Н. Попов, Д.Е. Хейсин, О.В. Фаддеев, А.Я. Ягодкин), в которой обобщен современный опыт теоретических и экспериментальных исследований ледовой прочности судов. Исследования ледовой прочности судов получили развитие в различных странах, однако отмеченная монография так и осталась единственным крупным обобщением результатов исследований по этой проблематике. Завершая краткий экскурс в ледовую прочность судов, отметим, что в начале XXI в. Е.М. Апполонов разработал метод оптимизации состава корпуса, который не имеет аналогов в мировой практике проектирования ледоколов.

Из представленного очень краткого обзора состояния дел в области теории ледоколостроения вовсе не следует, что в России отсутствуют проблемы. Это, конечно,  не так. По объективным и субъективным причинам перестала существовать школа ледовых качеств судов ААНИИ, а ледовый бассейн ААНИИ практически стерся с судостроительной карты страны. Ослабла школа ледовых качеств судов НГТУ, а финансовые проблемы так и не позволили подвести под крышу открытый ледовый бассейн. Ледовый бассейн ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, закупив финскую технологию приготовления льда, что само по себе можно только приветствовать, за двадцать с лишним лет так ничего и не сделал для развития теории и технологии модельного эксперимента в ледовом бассейне. Не получили развития теоретические методы оценки ледового сопротивления в битых льдах и смерзшемся канале, а также при работе ледокола набегами. Винто-рулевые колонки, на фоне лидирующего положения отечественных винтовиков, были разработаны за рубежом, а в нашей стране до настоящего времени отсутствует даже их производство. Но, пожалуй, главная проблема заключается в угрожающем кадровом «голоде». Сегодня к разряду отечественной интеллектуальной элиты в области полярного судостроения можно отнести 8-10 специалистов, работающих в различных организациях и в разных регионах нашей огромной страны. Профессиональное становление большинства этих специалистов пришлось на последнюю четверть XX в. Таким образом, средний возраст нашей элиты составляет около 55 лет. Мудрая экономическая реформа начала 90-х годов выкосила из реального сектора экономики в целом и из судостроения, в частности, поколение нынешних сорокалетних, а ничтожная заработная плата научных работников – и поколение нынешних тридцатилетних.

Не будем продолжать. Представленный обзор вполне позволяет сформулировать главный вывод. К началу XXI в. Россия превратилась из явного лидера в области теории ледоколостроения в конкурентоспособного участника рынка научно-технической продукции, который обладает как очевидными успехами и преимуществами, так и столь же очевидными недостатками и проблемами.

Скептики и ориентирующиеся на зарубежье заказчики могут возразить, что приведенные выше данные относятся, если так можно сказать, к фундаментальной области прикладной задачи по проектированию и строительству ледоколов. А вот в рамках инженерной деятельности …. .  Давайте вместе посмотрим, что творится и здесь. В качестве примера рассмотрим гидромеханические и пневматические устройства, предназначенные  для разрушения льда, снижения ледового сопротивления, очистки канала за ледоколом и предотвращения облипания корпуса, а также механические и гидравлические устройства, предназначенные для разрушения льда. Автор сознательно выбрал для примера именно гидромеханические устройства, т.к. о них пойдет речь и в следующей главе настоящей статьи, только под совершенно иным углом зрения. Второй и третий типы устройств будут рассмотрены исключительно для полноты картины.

Вторая половина XX в. ознаменовалась бурным развитием арктического мореплавания и грузоперевозок во льдах, что привело к формированию тактических приемов совместного плавания ледоколов и судов в различных ледовых условиях. Одним из таких тактических приемом является проводка судов в канале за ледоколом с высокой сплоченностью льда. Поэтому, начиная с 60-х годов ХХ века, предпринимались энергичные попытки радикально решить проблему уменьшения сплоченности битого льда в канале за ледоколом. Предложенное в СССР в 70-х годах использование для этого булевых наделок, устанавливаемых в носовой и средней частях корпуса ледокола, не привело к положительному результату. Модельные испытания в ледовом бассейне ААНИИ показали, что такие наделки, хотя и обеспечивают отвод части льда под кромку канала, приводят к значительному увеличению сопротивления в сплошных льдах. Вывод о неэффективности булевых наделок получил подтверждение и по результатам натурных испытаний, которые состоялись в начале 80-х годов на атомном ледоколе «Россия».

В 50-70-х годах ХХ века в качестве одного из наиболее перспективных направлений снижения сплоченности льда в канале за ледоколом рассматривались гидромеханические устройства, обеспечивающие направленный выброс воды из подводной части корпуса ледокола. Принцип действия этих устройств основан на использовании энергии водяных струй для создания «смазки» между обшивкой корпуса и льдом (снижение сопротивления), а также для отвода льда от корпуса ледокола под кромку канала (а.с. №347398).

Впервые гидромеханическое устройство для ледоколов было разработано в СССР, при этом рассматривалось два основных типа таких устройств:

-                             гидроомывающее устройство (ГОУ), (а.с. №172642), предназначенное в основном для увеличения ледопроходимости (снижения сопротивления);

-                             гидродинамическая система (ГДС), (а.с. № 237604) – средство для очистки канала от битого льда.

Выходные сопла ГОУ располагаются ниже КВЛ в районе форштевня, а их оси направляются под сравнительно небольшим углом к обшивке корпуса в сторону кормы. Эта система предназначена для снижения трения льда о корпус с помощью дополнительного омывания его водой. Аналогичное действие оказывает и носовой винт, который можно рассматривать как конструктивную разновидность ГОУ.

В течение долгих лет относительно целесообразности применения на ледоколах носовых винтов высказывались взаимоисключающие точки зрения. Так, например, легендарный ледокольный капитан Ю.С. Кучиев считал оборудование ледокола носовыми винтами весьма полезным и широко применял работу ледокола кормой (винтами) вперед даже будучи капитаном атомного ледокола «Арктика». Другие специалисты на основании собственного опыта отмечали, что эффективность носовых винтов прямо пропорциональна их диаметру и перерабатываемой мощности. Однако увеличение диаметра и мощности приведет к существенному возрастанию ледовой нагрузки на лопасти, а, следовательно, и разрушению лопастей. Кроме того, наличие носовых винтов затрудняет работу ледокола набегами, особенно в толстых и торосистых льдах, что чрезвычайно важно в условиях продленной и круглогодичной навигации в Арктике.

На основании выполненных исследований специалисты ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова пришли к выводу о нецелесообразности применения носовых винтов на современных мощных ледоколах, предназначенных для эксплуатации в тяжелых арктических условиях.

Преимущество ГОУ перед носовым винтом заключается в том, что оно не повреждается льдом, а его размещение не препятствует приданию носовой оконечности ледокольных обводов.

Гидроомывающее устройство нашло применение и установлено, в частности, на канадском дизельном ледоколе «Canmar Kigoriak», построенном в 1979 году.

В ГДС, в отличие от ГОУ, струи воды направлены навстречу движению, т.е. в сторону носа судна. Выходные сопла ГДС расположены ниже КВЛ за миделем в кормовой части корпуса.

Изобретения, предназначенные для отвода дрейфующего льда от дока при любой осадке последнего, представлены в а.с. №385816 и №387082. Эти изобретения могут быть использованы на ледоколах для отвода льдин от причальной стенки терминала или буровой установки, а также на самих платформах и терминалах для обеспечения швартовых и грузовых операций.

Основным элементом гидромеханических устройств может быть винт, работающий в трубе. В этой связи еще одной разновидностью гидромеханического устройства является подруливающее устройство (ПУ), которое впервые в практике ледоколостроения было установлено на канадском ледоколе «Louis S. St. Laurent», построенном в 1969 году. В настоящее время подруливающие устройства этого типа широко используются на ледоколах и ледокольных судах.

Еще одним направлением в создании специальных устройств, предназначенных для повышения   ходовых   характеристик   ледоколов   в   различных   ледовых условиях, являются пневматические устройства. Впервые принцип увеличения ледопроходимости за счет создания воздушно-водяного пограничного слоя был предложен в СССР в 1966 г. (а.с. № 310414). Несмотря на очевидную эффективность принципа, его конструктивное воплощение было несовершенным, поскольку пограничный слой создавался лишь в носовой оконечности судна, а восходящий поток имел недостаточную мощность.

Совершенствуя конструктивное исполнение пневмообмыва в СССР были разработаны устройства, обеспечивающие подачу в зоны контакта корпуса судна со льдом смеси воздуха и пара (а.с. №359192, №382544). Изобретения предполагают, что наличие пара обеспечит подтаивание льда и, как следствие, дополнительное снижение сопротивления. Кроме того, за счет изменения соотношения расходов смеси между бортами эти устройства могут эффективно выполнять функцию подруливающего устройства.

Одно из первых пневматических устройств было разработано финской фирмой «Wartsila» и получило название «Пневмоомывающее устройство» (ПОУ) (патент Финляндии № 47061, 1969г. Запатентовано в: США – патент №3580204; Великобритании – патент № 1242137; и других странах.). Рабочей средой ПОУ является сжатый воздух, который подается через отверстия в корпусе, расположенные на скулах от форштевня до миделя.

Впервые ПОУ было установлено на финском грузовом пароме «Finncarrier» и испытано в 1970 г. во льдах Балтийского моря.

Начиная с 1974 г., ПОУ устанавливалось на ледоколах, построенных в Финляндии для СССР, среди которых ледоколы типа «Ермак», «Капитан Сорокин», «Мудьюг», атомные ледоколы типа «Таймыр».

После вступления в строй и получения первого опыта работы атомных ледоколов второго поколения пр. 1052 и 10521 (типа «Арктика» и «Россия») были разработаны новые модификации гидромеханических устройств, учитывающие технические особенности ледоколов с ядерной энергетической установкой. Так, в а.с. № 359192 также предлагается омывать наружную обшивку корпуса через сопла, расположенные по бортам судна. В отличие от изложенного ранее, здесь омывающий поток состоит из смеси воздуха и пара, значительные излишки которого всегда имеются на атомном ледоколе особенно на парциальных режимах работы ЯЭУ.

Еще одним примером новой модификации гидромеханического устройства является разработка, представленная в а.с. №382544. Здесь предлагается установить сопла в районе КВЛ, в которые через струйные аппараты подается пар от судовой энергетической установки. Так как струйные аппараты связаны с атмосферой, в сопла направляется также и подсасываемый из окружающей среды воздух.

В значительной мере недостатки ПОУ финской конструкции были устранены при создании отечественной пневматической системы для атомных ледоколов, получившей название «Турбопротивообледенительное устройство» (ТПУ). Принцип работы ТПУ основан на том, что массы сжатого воздуха, подаваемого турбоагрегатом, образуют мощный восходящий поток забортной воды вблизи наружной обшивки корпуса, предотвращая облипание и заклинивание судна, а также обеспечивая отвод льда по кромку канала. 

Для ТПУ был специально разработан высокоэффективный турбоагрегат ТНА5. В рамках этой разработки впервые была предложена конструкция коробчатого выдувного коллектора, обеспечивающая значительное увеличение толщины восходящего потока забортной воды, разработана система утилизации отработанного пара турбоагрегата, существенно снижающая общие энергозатраты на главную силовую установку (а.с. №№ 1092093 и 1125757, 1984г., запатентовано в: Канаде – патент №118441, 1987г.; Швеции – патент № 449078, 1987г.; Финляндии – патент № 76972, 1989г.).

Одними из первых разработок, направленных на создание механических устройств для разрушения льда, являются патенты, посвященные разрушению льда усилием, приложены снизу вверх. Известны предложения по реализации этой идеи, относящиеся к 1909 и 1912 г.г.

Одно из предложений в этой области было реализовано и апробировано в СССР на речном ледокольном буксире со специальной формой обводов корпуса «Иван Вазов» мощностью 600 л.с. Однако распространения эта форма не получила, так как и модельные и натурные испытания показали, что подобная вариация формы не приводит к увеличению характеристик ходкости во льдах.

Разрушению льда усилием, приложенным снизу вверх, посвящены разработки канадской компании Alexbow, которая получила три патента на различные конструкции форштевня ледокола. В одном из вариантов (заявка № 1267079, Канада) предлагается использовать носовой бульб, оборудованный специальным подводным резаком. По утверждению авторов разработки «Канадский бульб» обеспечивает выигрыш в скорости 0,4 – 0,5 узл., снижает коэффициент трения стали о лед в подводной части корпуса до 0,01, исключает возникновение облипания корпуса. Конструкции носовой оконечности, разработанные компанией Alexbow, запатентованы в Великобритании (патенты № 1215529 и №1215530), СССР (патент № 315341), США (патент № 3521590), во Франции (патент № 1577665) и в Японии (патент № 33901/71).

Для разрушения льда усилием, приложенным снизу вверх, в Дании (патент № 95983) и в США (патент № 3130701) был разработан погружаемый аппарат, устанавливаемый перед носовой оконечностью судна и разрушающий лед при всплытии.

За прошедшие годы для увеличения ледопроходимости было предложено большое количество устройств и приспособлений, снабженных различного рода фрезами, резцами, ударными механизмами, вибраторами, ковшами, трансбордерами и т.п., значительная часть которых была разработана в СССР (а.с. №147468, 1960г., а.с. №279650, 1970г., а.с. № 285524, 1970г., а.с. № 327289, 1972г., а.с. № 375112, 1973г., а.с. № 675181,г. и другие).

В 1972 г. в США было разработано устройство, состоящее из роторных дисков с ковшами, вращающихся в противоположных направлениях, устанавливаемых в носовой части судна (патент США №3696624). Эксперименты, проведенные авторами, показали, что многодисковые роторы способны обеспечить раскалывание достаточно толстых льдин.

В 1973 г. также в США был запатентован способ ломки льда с помощью вращающегося барабана с режущими ножами частотой вращения 10-15 об/мин. и мощностью привода 20-60 тыс. л.с. По мнению автора изобретения, толщина разрушаемого льда может достигать 15 м., а устройство - ледорезная машина – найдет применение на ледоколах и плавучих буровых установках. Ледорезная машина, подвешенная на стреле, защищена патентом (патент США №3766737, 1973г.).

Большую группу разработок механических средств разрушения льда составляют вибрационные устройства. Устройство в виде вращающихся неуравновешенных масс запатентовано в ФРГ (патент № 1092336) и целом ряде других стран. Виброустановка в виде силового цилиндра со свободно движущейся массой разработана в СССР (а.с. № 217222). Такие устройства создают инерционные силы, возбуждающие механические колебания судна, которые и разрушают лед.

Среди других механических способов отметим ультразвуковой генератор, возбуждающий колебания поверхностей, которые препятствуют обледенению и облипанию (патент ФРГ № 891657). Отметим также изобретение, заключающееся в применении электромагнитного генератора механических импульсов, которые вызывают деформацию наружной обшивки и, как следствие, обрушение с обшивки льда и снежно-ледяной каши (патенты Великобритании №12221151, и США №3809341).

К механическим системам, обеспечивающим бесконтактный удар, скалывающий лед, относится разработанная в 1965 г. в ОКБ им. С. В. Ильюшина электроимпульсная противообледенительная система. Система основана на взаимодействии электрических полей в индукторе и обшивке, по которой в результате такого взаимодействия распространяется кольцевая ударная волна. Она создает в элементах льда, покрывающего обшивку, напряжения, превышающие прочность льда. Исследования показали, что электроимпульсная система эффективна при толщине образовавшегося льда до 6-8 мм и обеспечивает «сброс» не только ледяной корки, но и снежно-ледяной каши, что позволяет рассматривать систему как перспективное средство борьбы с облипанием.

Отметим комбинированное устройство, разработанное в СССР, сочетающее механическое воздействие на лед с тепловым. Это устройство представляет собой приспособление для резки льда, где в пустотелую штангу с отверстиями на конце подается пар (а.с. №481495). Указанное устройство («Тепловой нож») не нашло применения в ледоколостроении, но широко используется в исследованиях различных характеристик льда.

Большое внимание уделялось в нашей стране и за рубежом разработке устройств для разрушения льда струями воды. Одной из таких отечественных разработок является гидроледорез, состоящий из специального сопла и трубопровода высокого давления, предназначенный для прорезания льда перед носовой оконечностью судна (а.с. № 379447). Еще одной разработкой в этой области является гидроэжектор, воздействующий на ледяной покров не только струей воды, но и использующий при необходимости энергию заряда взрывчатого вещества (а.с. № 442108). Исследования эффективности указанных устройств показали, что в ровных толстых и торосистых льдах чрезвычайно велики затраты энергии на резание льда непрерывными струями высокого давления. На основании анализа результатов указанных исследований было предложено разрушать лед импульсным водометом (гидромонитором), использующим инерционный метод (аккумулятор энергии – сжатый воздух, взрывчатое вещество). Максимальная скорострельность гидромонитора – 20-30 выстрелов в минуту, длительность импульса давления 2·10 ^-3 с. Диаметр струи после выхода из сопла от 10 до 30 мм, а ее динамический напор 5000-8000 кгс/см². Опыты показали, что при таких параметрах происходит не разрушение, а разрезание струей даже столь твердой породы, как гранит.

Еще одним примером способа разрушения льда струями воды является «Гидравлический ледокол» (патент США № 3977345). Этот способ заключается в создании отверстий в сплошном льду, при этом струи воды выходят под большим давлением из специальной насадки. Насадка устанавливается на форштевне под ватерлинией таким образом, что бы струи воды направлялись на нижнюю поверхность льда.

Представленный обзор разработок, направленных на улучшение характеристик ледовой ходкости судов, наглядно свидетельствует, что не существует даже намека на идеологическое отставание отечественных ОКР в области полярного судостроения от какого-то мирового уровня, а сам этот мировой уровень в значительной степени определяется уровнем научных и инженерных разработок российских специалистов. Если у кого-то остались сомнения, автор готов продолжить обзор и рассмотреть отечественные и зарубежные исследования и разработки по созданию: устройств теплового воздействия на лед; буксирного и швартовного устройств;   креновой и дифферентной систем, а также и любых других специальных систем и устройств ледокола. Можете поверить на слово – картина останется неизменной.

И все же есть одна проблема, на которой нельзя не остановиться особо. Внушительный перечень авторских свидетельств (а.с.), представленный в настоящем обзоре и убедительно подтверждающий наличие в России оригинальных научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, имеет ограниченную ценность, поскольку а.с. не являются полноценным рыночным инструментом. У авторских свидетельств есть только две формы существования: их можно внедрить или их можно не внедрять. К сожалению, эта форма закрепления приоритета результатов интеллектуальной деятельности досталась  нам в наследство от плановой системы хозяйствования, и  мы вынуждены просто принять ее как факт биографии.

Для завершения формирования у читателей объективной и целостной картины состояния отечественного ледоколостроения обратим свой взор на проектирование и строительство ледоколов.

Все ну точно как у нас, только…

Проектирование ледоколов и ледокольных судов относится к разряду крайне деликатной сферы инженерной деятельности, основанной на всесторонних знаниях проблем ледовых качеств судов и опыте проектирования судов этого класса, так как именно эти знания и опыт позволяют обеспечить судну качества ледокола или ледокольно-транспортного судна.

Проектирование ледоколов и ледокольных судов можно условно разделить на три составляющие: - ледовые качества судов; - общепроектные вопросы; - судовое оборудование и комплектующие изделия.

Первая составляющая подробно рассмотрена выше и, думаю, не нуждается в дополнительном описании. Здесь, можно утверждать, что дело обстоит, более ли менее благополучно, а результаты деятельности отечественных специалистов в области НИР и ОКР вполне конкурентоспособны.

Отечественная практика проектирования ледоколов, связанная с решением общепроектных вопросов, не отличается от практики принятой за рубежом.

Опыт проектирования и соответствующие знания нашими проектантами пока не утрачены, а внедрение систем компьютерного моделирования типа Tribon или Foran позволило решить целый ряд актуальных задач. Прежде всего – это экономия трудовых ресурсов, что становится особенно важным на фоне острого дефицита специалистов. Внедрение компьютерного моделирования позволило также существенно повысить качество выпускаемой документации, обеспечить сокращение сроков проектных работ, исключить нестыковки в документации разных специализаций, которые проявляются, как правило, на стадии строительства.

В настоящее вре