Ледокол «Ермак»

Одновременно с этим я дал задание заводу Армстронга, составив предварительно чертеж теоретических линий носовой части. Чтобы дать линиям правильные обводы и ограничиться переделкой до известного шпангоута, пришлось удлинить судно на 15 футов. Такая перемена была полезна еще и в том главном отношении, что она придала линиям более острую форму, а это весьма важно. Теперь, когда я приобрел в этом деле некоторую опытность, я нахожу, что острота носовых обводов играет большую роль в ломке льда, что чересчур отлогие шпангоуты хотя и полезны для первоначального обламывания льдин, но они вызывают и некоторое неудобство. Мне кажется, что при отлогих шпангоутах лед не приходит в вертикальное положение, при котором он мог бы скользнуть вдоль борта. Он лишь наклоняется немного, и вся поверхность его, покрытая снегом, плотно прилегает к судну. Это вызывает огромное трение, которое и останавливает ход. Пароходы с более вертикальными шпангоутами, на мой взгляд, легче справляются со льдом. Так, например, видя, как пароход «Могучий» с его почти вертикальныи линиями и сравнительно слабой машиной ломает лед, я был действительно удивлен. Также заслуживает внимания успешная работа «Bore». Он держал сообщение между Або и Стокгольмом, и ему приходилось проходить ледяное пространство в 90 миль.

Чем отложе линии шпангоутов, тем нос корабля более приближается к ложкообразной форме, которая, по моему мнению, невыгодна для ломки льда. В Гангэ в 1898 г. я видел работу парохода «Муртайя» во льдах и лично наблюдал, как ложкообразный нос задерживает движение судна. Случалось несколько раз, что глыба льда попадала под носовую часть и там оставалась; затем к ней прилегала впереди нее другая глыба, к той – третья и т. д., пока перед носом не скапливалось этих глыб столько, что ледокол гнал перед собой целое поле разбитого льда, простиравшегося вперед на 100 и более футов, причем, однако, ширина его не превосходила ширины парохода. Это очень замедляло ход судна, так что оно наконец останавливалось; тогда давали задний ход, отступали немножко назад и с разбега перескакивали через поле, которое перед тем гнали перед собой. Такое явление можно объяснить лишь трением льда и снежного покрова о поверхность ледокола в носовой части. Это трение или в данном случае даже прилипание оказывалось достаточно, чтобы поглотить всю силу машины.

Совсем иная картина наблюдается при ломке льда судном, имеющим шпангоуты с меньшим наклоном. Глыба становится почти вертикально, и в этом положении она легче уступает путь. Трение не препятствует ей всплыть кверху, и если там нет места, то она уступает дорогу, входя на лед или вдвигаясь под лед.

«Муртайя» гонит лед перед носом

Чем более вертикальны линии шпангоутов, тем корпусу труднее, но с этим неудобством в Балтийском море легче считаться, чем с механическими трудностями преодоления трения. Носовая часть ледокола все равно недостаточно крепка для плавания в Ледовитом океане, и так как приходится ее перестраивать, то можно крепость довести до желаемой величины. Между тем, снимая передний винт, я лишаю ледокол одной четверти его силы, и надо чем-нибудь восполнить это. Полагаю, что отсутствие одной машины до некоторой степени уравновесится остротой обводов и большей вертикальностью шпангоутов.

Можно, однако, на дело смотреть иначе, и завод Шихау, конкурировавший вместе с другими, проектировал ложкообразный нос. Завод этот строил несколько ледоколов для Вислы, и, видимо, он совершенно не боится отлогих шпангоутов. Батоксы его ледоколов очень отлоги, но ватерлинии, в особенности нижние, совсем тупы. Ледоколы завода Шихау должны брать много льда подо дно. Работы этих ледоколов я не видел, и, может быть, в совершенно пресном речном льде обводы Шихау не худы, но по отношению к соленоводным ледоколам большинство авторитетных лиц высказывается против ложкообразного носа.

При составлении соображений о крепости проектируемой носовой части ледокола «Ермак», приходилось считаться с величинами очень крупными. Снятая нами кинематограмма показала, что нос ледокола, при набеге на тяжелый лед, восходит иногда на высоту 9 1/2 фут. Быль сделан подсчет, какое вертикальное давление в этих условиях форштевень оказывает на ледяную поверхность. Прилагаемый график составлен в чертежной завода Армстронга, на основании данных кинематограммы и теоретических вычислений. В нем по оси ординат отложены расстояния, проходимые ледоколом при набеге на тяжелый лед. Масштаб 2,5 мм = 1 футу. При снятии кинематограммы лед обломился, когда ледокол прошел 22,4 фута. Завод считает, что если бы лед был достаточно крепок и носовая часть не имела уступа, то ледокол продвинулся бы до 35,8 фут.

Кривые зависимости сил и перемены дифферента при ломке льда набегом

Все то, что на графике показано правде линии 22,4 фута, можно отнести к наблюдениям, а что левее – дает данные предположительные при условии, что форштевень по всей своей длине имеет тот же наклон, и лед выдерживает тяжесть носа.

Каждая кривая имеет свой масштаб, который ниже сего обозначен. Кривая А дает задерживающую силу в масштабе 5 мм = 10 000 футо-тонн. В момент остановки задерживающая сила равнялась 10 000 футо-тонн. Кривая В показывает перемену дифферента в градусах. Масштаб 2,5 мм = 1°. В момент остановки ледокол имел 3° больше дифферента на корму, чем в момент прикосновения ко льду.

Кривая С дает возвышение верхней точки форштевня в футах. Масштаб 1,25 мм =1 футу. При остановке нос судна был на 9 1/2 фута выше своего положения в момент прикосновения ко льду.

Кривая D дает разность дифферента в масштабе 1,25 мм = 1 футу. В момент остановки разность дифферента фор и ахтерштевня ледокола «Ермак» против того, что он имел в момент прикосновения ко льду, 15 1/2 фута, и так как нос поднялся на 9 1/2 , то, следовательно, корма села на 6 футов. Данные кривых В, С и D сняты непосредственно с кинематограммы, а данные кривой А вычислены.

Кривая Е дает водоизмещение судна (8000 тонн) в масштабе 5 мм = 1000 тонн. Кривая F дает остаточное водоизмещение судна. Разность между этими двумя кривыми дает вес, который поддерживается льдом. Как видно из диаграммы, в момент наивысшего восхождения носовой части ледокола, лед поддерживал 800 тонн из полного водоизмещения судна, а вода – 7200.

Кривая G дает угол встречи форштевня с горизонтальной поверхностью льда, в масштабе 2,5 мм = 1°. Из этой кривой видно, что, в момент прикосновения ко льду, форштевень составлял угол с горизонтом, равный 20°, а в момент остановки – 22 1/2 °.

Кривая Н показывает количество футо-тонн живой силы, которая нужна для остановки ледокола в зависимости от пройденного расстояния. Масштаб 5 мм = 10 000 футо-тонн. Эта кривая показывает, что для остановки ледокола на 10 футах требуется 54 000 футо-тонн задерживающей силы. Для остановки ледокола на 20 футах потребна задерживающая сила вдвое меньшая, а именно 27 000 футо-тонн.

Кривая S показывает ход в масштабе 2,5 мм = 1 футу в секунду. Из нее видно, что в момент удара ледокол имел ход 12 фут. в секунду или 7 узлов, а в тот момент, когда треснул лед, ход равнялся 4 1/2 футам в секунду, что соответствует 3 узлам.

Для конструктивных соображений важнее всего разность между линиями Е и F. Мы видели, что в тот момент, когда лед обломился, форштевень давил на него тяжестью в 800 тонн; следовательно, форштевень и прилегающие к нему части корпуса должны быть достаточно прочны для того, чтобы выдерживать такое давление.

Если допустить, что соображения завода в левой половине диаграммы правильны, то в момент остановки ледокола на 35,8 футах давление форштевня на лед достигнет 1200 тонн.

Вышеприведенная цифра показывает лишь одно, что, проектируя крепость носовой части, нельзя впасть в ошибку, сделав корпус чрезмерно крепким, ибо воистину приходится считаться с величинами очень крупными. Никакая часть обыкновенного корабля не проектируется к принятию давления в 1200 тонн. Башня с броней и двумя 12-ти дюймовыми пушками весит лишь 600 тонн, которые притом же распределяются на большую поверхность, а тут мы имеем дело с 1200 тонн, давящими почти на точку.

Носовая часть ледокола «Ермак»

Чтобы удовлетворить таким требованиям, надо было придать особенную солидность форштевню и его креплению с корпусом судна. С этой целью форштевню, как и в первом проекте ледокола, даны три поля. Два идут по направлению обшивки, третье – вертикально; к этому вертикальному полю крепится продольная, солидная переборка, имеющая вышину 12 футов на всей длине форштевня. Переборка эта подкреплена вертикальными ребрами, придающими ей должную жесткость. Кроме этого шпангоуты во многих местах непосредственно крепятся к специальным ребрам на самом форштевне. Обшивные листы, прикрепляемые также к полям форштевня, играют немалую роль в принятии тех давлений, которые форштевень претерпевает. Здесь, как и в вертикальной переборке, листы не только крепятся заклепками к форштевню, но упираются в соответствующие заплечики, и для того чтобы прикосновение было более совершенное, форштевню придана форма прямолинейная.