Ледовый исполин: тест-драйв ледокола

«Ямал», принадлежащий к классу «Арктика», легко узнать издалека — он выделяется среди остальных ледоколов этого класса широкой акульей улыбкой, нарисованной на носу. Историю появления красной окраски всех современных ледоколов и этой улыбки рассказал нам замначальника отдела внешних связей ФГУП «Атомфлот» Владимир Блинов: «Первоначально все ледоколы серии 'Арктика' окрашивали в желтый цвет, однако позднее выяснилось, что этот цвет недостаточно заметен с воздуха. Поэтому все современные ледоколы этого класса окрашены в гораздо более заметный ярко-красный или оранжевый цвет. А акулья пасть на 'Ямале' появилась в 1994 году, когда он в рамках одной из гуманитарных программ возил детей из разных стран мира на Северный полюс. Чтобы было веселее, кто-то предложил нарисовать на носовой части улыбающуюся акулью пасть. Позднее пасть хотели закрасить, но компании, организующие круизы к полюсу, воспротивились: к тому времени пасть стала, как это сейчас принято говорить, брендом 'Ямала'. Так и оставили».

Поздним вечером 21 августа «Ямал», отгремев в полную мощь своих динамиков рейду Мурманского порта «Прощание славянки» (такова традиция!), по Кольскому заливу направился к выходу в море. А на следующий день мы смогли оценить всю суровость Баренцева моря: при +10°С солнце, пробивающееся днем из-за облаков, придавало воде бирюзовый цвет, которому может позавидовать любой тропический курорт. Пока ледокол шел почти полным ходом (19,5 узла), наверстывая трехдневную задержку, возникшую из-за бюрократических препон, главный инженер-механик Александр Ельченинов рассказал об устройстве судна.

«По морским меркам наш ледокол — относительно небольшое судно, его водоизмещение 23500 т, длина 150 м, ширина 30 и осадка 11 м, две мачты высотой 44 и 55 м, — говорит главный механик. — Борта и дно судна двойные, так что даже в случае, если внешний корпус будет поврежден, вода не попадает внутрь. Ледокол разделен на герметичные отсеки и имеет двухотсечную непотопляемость — это означает, что даже в том случае, если два самых больших отсека будут полностью заполнены водой, судно останется на плаву». На мой вопрос, почему во время движения наблюдается такая сильная вибрация (все предметы — от дверей до стаканов — исполняют свою собственную песню, позвякивают дверные ручки и столовые приборы на столах в кают-компании), главный механик отвечает: «Максимальная скорость ледокола на чистой воде — 21 узел, сейчас мы идем со скоростью 19,5 узла, на мощности реактора около 50%. А вот если бы мы не торопились и шли 17 узлов, на 20% мощности, вы бы этого даже не почувствовали. Но, с другой стороны, это пустяки по сравнению с тем, какая вибрация будет во льдах!»

После краткой теоретической подготовки главный механик ведет нас на экскурсию по машинному отделению, чтобы продемонстрировать энергетическую установку ледокола. Сквозь толстенное стекло двухреакторная установка ОК-900А не производит особого впечатления.

Между тем именно эти два невзрачных цилиндра — водо-водяные ядерные реакторы, которые вырабатывают тепловую мощность 170 МВт, разогревая воду первого контура до 300 °C (под давлением 130 атм). Эта вода, проходя через восемь парогенераторов, превращает в пар воду второго контура. Затем пар подается на две главные турбины, каждая из которых вращает свои генераторы; энергия от них поступает на три электродвигателя (каждый с двумя якорями) гребных винтов общей мощностью 75000 л.с. На судне есть также дизель-генераторы, которые позволяют, например, запустить реактор в случае его останова аварийной защитой. Есть еще и третий контур, где генерируется пар, подогревающий воду в четвертом контуре. И только эта вода циркулирует в системе отопления помещений на судне (причем на стоянке в порту отопление осуществляется с помощью котлов, а не от реактора).

«Реакторные установки ОК-900А проверены многими годами эксплуатации и прекрасно зарекомендовали себя. Атомная силовая установка спроектирована с запасом по мощности, так что на 80% мощности реактора мы можем полностью обеспечить энергией двигатели и вспомогательные системы ледокола, поэтому даже в случае неработоспособности одного из реакторов ледокол останется на ходу, — поясняет Виктор Никитенко, старший механик АППУ (атомной паропроизводящей установки).- Вокруг реактора расположен слой биологической защиты из бетона, стали и воды. Система активной защиты сконструирована таким образом, что ввод стержней-поглотителей возможен при полном отказе электропитания и в любом положении, даже при оверкиле, — это обеспечивают пружины. А в случае серьезной аварии в первый контур реактора закачивается жидкий поглотитель — раствор борной кислоты (бор очень хорошо поглощает нейтроны)».

«Поскольку при преодолении льдов ледокол часто маневрирует с помощью гребных винтов, потребляемая мощность быстро меняется в достаточно широких пределах, — говорит Александр Ельченинов. — Например, реверсирование занимает всего 11 с — от полных оборотов в одну сторону до полных оборотов в другую, при этом сам винт весит 50 т, якорь двигателя — 200 т. Чтобы постоянно не менять режимы реактора при таких изменениях потребления энергии, второй контур оборудован перепускным клапаном, который может направлять пар в обход турбин. КПД нашей силовой установки — как у очень хорошего паровоза, то есть около 30%».

Паровые турбины ледокола вращают генераторы переменного тока, который затем выпрямляют и превращают в постоянный, после чего подают на двигатели гребных винтов (постоянного тока). Почему именно так? Дело в том, что в то время, когда проектировалась силовая установка серии «Арктика», других вариантов гибкого управления оборотами двигателей не существовало (сейчас в подобных случаях применяют инверторное управление и двигатели переменного тока).

Ледоколы серии «Арктика» спроектированы в расчете на то, чтобы проходить ровный незаснеженный припайный лед толщиной 2,3 — 2,5 м с минимальной устойчивой скоростью 1 — 2 узла. «В Арктике нет такого льда, который бы мы не могли преодолеть, — говорит главный механик и, улыбнувшись, поясняет: — Правда, разными способами. Первый способ ясен из названия судна — колоть. Второй — обойти. Третий — работать ударами. Четвертый способ — подождать, пока не поработает самый лучший ледокол в Арктике — ветер...»

Ледокол может ломать лед с помощью ударов носовой частью или продавливать его своей массой. Корпус имеет специфические обводы, чтобы предотвратить возможность зажимания во льду. Но даже если такое случится, поможет дифферентная система — в носовой и кормовой части расположены цистерны емкостью 1000 м³ каждая (есть и бортовые дифферентные цистерны, только меньшего объема); попеременно закачивая воду в одну или другую часть, можно раскачать и освободить судно из ледового плена. А чтобы лед не намерзал на борта, используется пневмообмыв — на корпусе расположено множество отверстий, через которые подаются пузырьки воздуха, предотвращающие налипание льда. А вот горячая вода, упоминание которой можно встретить в некоторых источниках, для проходки во льду не используется. На ледоколе «Россия» ставились эксперименты с подогревом корпуса в районе носа, но они оказались полностью бесперспективны. Правда, при стоянке во льдах лед вокруг ледокола подтаивает — что неудивительно, поскольку для охлаждения всех систем в час требуется 20000 т забортной воды, которая при этом разогревается до 25 °C.

Управление ледоколом во льдах — целое искусство. «Нет ни одной одинаковой проводки, нет ни одного одинакового подхода вплотную для взятия на буксир, — объясняет старший помощник капитана Владимир Баранов. — Надо уметь чувствовать ледокол, чтобы не повредить проводимое судно или винты. Вращающемуся винту ничто не угрожает — он спокойно фрезерует куски льда, проходящие под корпусом, а вот неподвижный винт можно легко сломать об лед, если ледокол будет двигаться, — инерция-то у судна огромная! Мы также стараемся избегать узких проходов: если трещина во льду меньше ширины корпуса ледокола и извилиста, ледокол будет бросать от стенки к стенке, а это чревато ударами по корпусу, что нежелательно. Прямых путей в Арктике нет, прямо тут только птицы летают, поэтому мы пытаемся ходить в обход ледяных полей — это и быстрее, и нагрузка на корпус меньше». Пока старпом рассказывает о тонкостях своей профессии, он направляет ледокол среди льдов при помощи трех рукояток управления двигателями винтов.

Если лед очень прочный, то мощность в 75 000 л.с. на винтах может вынести судно на поверхность льда, где оно ляжет на бок, подобно выброшенному на берег киту. Чтобы этого не произошло, в передней подводной части корпуса есть ограничитель — «ледовый зуб».

Столкновение с мощной льдиной — малоприятный процесс, поэтому работать ручками управления двигателями приходится очень динамично, в любой момент может понадобиться, например, дать полный реверс. Кстати, колоть лед судно может как передним, так и задним ходом. Последний способ часто используется при окалывании проводимых судов. При этом руль всегда ставится только в положение «прямо», а маневрирование осуществляется с помощью разной тяги правого и левого винтов.

Ледокол редко ходит «по прямой». Чтобы сэкономить время и усилия, маршрут выбирается таким образом, чтобы как можно большая его часть проходила по чистой воде или дробленому льду. Ледовая информация раньше (до 1990-х) поступала от авиации — опытные гидрологи на самолетах облетали трассы, по котором ледоколы водят транспортные суда, делая пометки на картах. Сейчас ледовая информация в основном поступает со спутников — в видимом, ИК- или радиолокационном диапазоне (последний менее зависим от облачности и погодных условий), а маршрут выбирает (вместе с капитаном) инженер-гидролог ледокола. На «Ямале» этим занимается Борис Пащенко: «На спутниковых снимках, во-первых, можно увидеть кромку льда, а во-вторых, оценить его сплоченность, — поясняет он. — Сплоченность — это характеристика, которая показывает, какую площадь акватории занимает лед, каждый балл равен 10%. То есть при сплоченности в 5 баллов лед покрывает половину акватории, 7 — 70%, при 10 баллах чистой воды нет совсем. А вот какой именно это лед — дробленый, который даже при 10 баллах ледоколу не помеха, или поля сплошного льда, которые лучше обойти, — спутниковые карты не показывают. Толщину и строение льда можно определить лишь визуально, при ледовой разведке с вертолета. Если торосы сглаженные, если лед с голубым оттенком — то он многолетний, толщиной обычно более 2,5 м. Если торосы острые — однолетний, от 1,5 до 2 м. Двухлетний лед имеет зеленовато-голубоватый оттенок. В общем, опытный глаз сразу видит то, чего нет на спутниковых картах».

Авиационная разведка прекрасно дополняет карты, но не может их заменить — самолет захватывает довольно узкий участок трассы. Спутники же позволяют увидеть общую обстановку, поэтому на ледоколе есть аппаратура для приема спутниковой информации.

Хотя актуальность спутниковых снимков или авиационной информации составляет всего несколько часов, за это время ледовая обстановка может сильно измениться. Даже за три часа- это типичная продолжительность вертолетной ледовой разведки- лед может сместиться на 2−3 мили. Поэтому нужно обязательно учитывать дрейф, который в Северном полушарии отклонен от направления ветра на 30 градусов за счет силы Кориолиса. В сложных условиях применяется такой тип разведки, как барражирование. После воздушной разведки и прокладки курса, который передается на ледокол, вертолет отлетает от судна на несколько миль и зависает. Ледокол идет к этой точке, затем вертолет вновь пролетает по проложенному заранее курсу и зависает — как бы «тянет» за собой ледокол. Но барражирование, по словам Бориса, сейчас уже практически не применяется — таких тяжелых льдов, в которых практиковался этот метод, в Арктике просто не осталось.

«Конечно, с появлением спутниковой навигации ледовая разведка стала намного проще, — поясняет инженер-гидролог "Ямала". — Раньше мы летали на вертолете по счислению — с помощью компаса и секундомера. В результате неувязка после трехчасовой разведки получалась миль на десять... А сейчас у нас все точно, как в аптеке».

На корме «Ямала» расположена вертолетная палуба. Вертолет — один из важных и мощных инструментов преодоления льдов. В этой экспедиции авиационное «прикрытие» обеспечивал Ми-8Т, управляемый вертолетчиками 2-го Архангельского объединенного авиаотряда. Полеты в Арктике — это и на глазах меняющаяся погода, и частые туманы, и «полеты на белизне» — когда небо закрыто облачностью, а земля снегом и все сливается в один серо-белый фон, в котором легко потерять ориентиры, так что приходится пилотировать по приборам. Снежный вихрь, поднимаемый несущим винтом при посадке, скрывает все ориентиры от взора пилота. Поверхность, покрытая снегом, делает выбор ориентира при посадке в Арктике серьезной проблемой. «Это может быть лужа, какой-нибудь характерный торос, иногда применяют сброс вымпелов, — говорит заместитель летного директора авиаотряда Владислав Вологдин. — Наш бортмеханик Николай Попов придумал свой фирменный способ — он сбрасывает автомобильные покрышки. На мой взгляд, это лучший ориентир, который только можно придумать: покрышку отлично видно на белом фоне и она неподвижна — ее не сносит и не колеблет ветром».

Вертолет на «Ямале» выполняет две основные задачи. Во-первых, это разведка ледовой обстановки. Радиус действия вертолета в этом режиме — около 300 км, поскольку запас топлива рассчитывается так, чтобы он мог лететь над морем без снижения на одном двигателе (максимальный же радиус действия вертолета при полном запасе топлива — около 400 км). При необходимости посадки вертолет не садится на лед, а лишь ставит на него колеса без выключения двигателей — то есть в режиме висения. Двигатели выключаются только после того, как гидрологи выходят на лед, промеряют его толщину и дают добро.

О второй задаче вертолета в этой экспедиции рассказал командир воздушного судна Сергей Ищенко: «Специфика погрузочных работ с ледокола заключается в том, что грузы транспортируются на длинной — до 30м — подвеске. Максимальный груз, который может поднять вертолет Ми-8Т на внешней подвеске, — 3 т, в этой экспедиции контейнеры были полегче — около 2 т. Но дело не в массе, а в ювелирной точности — попробуйте представить в воздухе 12-тонный вертолет с 30-метровым тросом, на конце которого подвешен груз, который нужно поставить с точностью до 20 см! Неудивительно, что летчики порой выходят из вертолета в насквозь мокрых рубашках...»