Научная статья " Атомный ледокол "Арктика"

Научная статья

на тему: «Атомный ледокол ''Арктика''»

Автор: Богомолов Георгий Русланович

Российская Федерация

Печенгский муниципальный округ

Мурманской области

н.п. Лиинахамари

МБОУ СОШ №23

Класс: 9

Научный руководитель: Желтырёв Виталий Владиславович,

учитель географии

Содержание

Введение…………………………………………………………………..................................   3

Основная часть............................................................................................................................   4

1. История судна……………………………………………………………. ……………  4
2. Устройство ледокола…………………………………………………………………..4-5
3. Подготовка похода на северный полюс…………………………………………….  5-6
4. Экспедиция. Достижение Северного полюса...……………………… ……………. 6-7
5. Итоги экспедиции…………............................................................................................  7

Заключение………………………………………………………………………………...….  7-8

Список используемой литературы и интернет-источников............................. ………………9

Приложение………………………………………………………………............................10-13

Введение

Проблема: ледокол - незаменимое средство доставки грузов в труднодоступные районы, куда нельзя добраться воздушным или наземным транспортом. Какими характеристиками должен обладать современный ледокол?

Актуальность: ледокол является главным транспортным средством в полярных широтах в любое время года. Для освоения Арктики требуется современный флот, удовлетворяющий требования эксплуатации.

Область исследования: география, физика, механика, инженерия. 

Цель: изучение ледокола «Арктика», анализ технических характеристик и перспективы развития.

Гипотеза: чтобы корабль считался ледоколом, у него должны быть три особенности, которых не хватает большинству обычных судов: мощность, усиленный корпус и специальная форма для «ломания» льда. Ледокол «Арктика» отвечает всем требованиям.

Задачи:

 1) Ознакомиться с особенностями строения ледокола «Арктика»;

 2) Создать сборную модель ледокола «Арктика» от производителя завода «Огонёк»;

 3) Определить перспективы развития данного транспорта, слабые и сильные стороны ледокольных судов;    

4) Презентовать учащимся школы материалы о состоянии и значении ледокольного судна с целью вызвать интерес к изучению флота страны и моделированию.                         

Ожидаемый результат: изучение характеристик ледокола «Арктика». Создание модели ледокола «Арктика». Привлечение внимания сверстников к теме исследовательской работы. Ходатайство перед администрацией школы о создании кружка по моделированию в следующем учебном году.           

Методы работы: анализ, моделирование.   

Основная часть

1. История

       Атомный ледокол «Арктика» вошел в историю как первый надводный корабль, достигший точки Северного полюса. Атомоход «Арктика» (c 1982 года по 1986 год носил название «Леонид Брежнев») является головным кораблем серии проекта 10520. Закладка судна состоялась 3 июля 1971 года на Балтийском заводе в Ленинграде. В создании ледокола принимали участие более 400 объединений и предприятий, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, в том числе Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И. И. Африкантова и Научно-исследовательский институт атомной энергии им. Курчатова. Ледокол был спущен на воду в декабре 1972 года, а в апреле 1975-го судно ввели в эксплуатацию. Был предназначен для проводки судов в Северном Ледовитом океане с выполнением различных видов ледокольных работ

2. Устройство

      Длина судна составила 148 метров, ширина - 30 метров, высота борта - около 17 метров. Мощность атомной паропроизводящей установки превышала 55 мегаватт. Благодаря своим техническим показателям атомоход мог проламывать лед толщиной 5 метров, а в чистой воде развивать скорость до 18 узлов. Явным отличием считалась и необычная окраска судна (ярко-рыжая), которая олицетворяла собой новую мореплавательскую эпоху.

      Ледокол четыре палубы и две платформы, бак и пятиярусную надстройку, а в качестве движителей используются три четырехлопастных гребных винта фиксированного шага. Атомная паропроизводительная установка размещена в специальном отсеке в средней части ледокола. Корпус ледокола сделан из высокопрочной лигированной стали. В местах, подверженных наибольшему воздействию ледовых нагрузок, корпус усилен ледовым поясом. На ледоколе имеются дифферентная и креновая системы. Буксирные операции обеспечивает кормовая электрическая буксирная лебедка. На судне были созданы все условия, позволяющие базироваться летному составу и вертолету, тем самым обеспечена ледовая разведка. Контроль и управление техническими средствами энергетической установки ведутся автоматически, без постоянной вахты в машинных отделениях, помещениях гребных электродвигателей, электростанциях и у распределительных щитов.
Контроль за работой и управление энергетической установкой осуществляются из центрального поста управления, дополнительное управление гребными электродвигателями выведено в ходовую рубку и кормовой пост. Ходовая рубка - центр управления судном. На атомоходе она расположена на верхнем этаже надстройки, откуда открывается больший обзор. Ходовая рубка вытянута поперек судна - от борта до борта метров на 25, ширина ее - около 5 метров. На передней и боковых стенках почти сплошь располагаются большие прямоугольные иллюминаторы. Внутри рубки только самое необходимое. Вблизи бортов и посередине располагаются три одинаковых пульта, на которых находятся ручки управления движением судна, индикаторы работы трех винтов ледокола и положения руля, курсоуказатели и другие датчики, а также кнопки заполнения и осушения балластных цистерн и огромная тифонная кнопка для подачи звукового сигнала. Вблизи пульта управления левого борта располагается штурманский стол, у центрального - рулевой штурвал, у пульта правого борта - гидрологический стол; около штурманского и гидрологического столов установлены тумбы радиолокаторов кругового обзора. Для ледокола разработана специальная индивидуальная система обогрева навигационного оборудования, которая позволит ему функционировать при температуре до минус 50 градусов Цельсия.

Основные характеристики атомного ледокола "Арктика":

- мощность – 60 мегаватт (на валах);

- скорость хода – 22 узла (по чистой воде);

- длина – 173,3 метра;

- ширина – 34 метра;

- высота – 15,2 метра;

- осадка – 10,5 метра/8,65 метра;

- максимальная ледопроходимость – 2,8 метра;

- полное водоизмещение – 33 540 тонн. (Приложение 2)

3. Подготовка похода на Северный полюс

     Решение о походе «Арктики» на полюс было принято 13 июля 1977 года, когда министр морского флота СССР Т. Б. Гуженко подписал план организационно-технических мероприятий по подготовке рейса. Его подготовка проходила в Мурманском морском пароходстве.  Первым капитаном ледокола в 1971 году был назначен опытный ледовый капитан Ю. С. Кучиев. В 1974—1977 годах ледокол выполнил ряд рейсов по  маршруту Северного морского пути и был готов к сложному походу. 

    Разработка маршрута этого похода для исследователей полярных льдов была новой задачей. По мнению капитана судна Юрия Кучиева плавание в таких льдах — это очень рискованное мероприятие. Наиболее критичными могут стать поломка конуса гребного вала, это может повлечь за собой потерю винта. Результатом такой поломки будет снижение мощности ледокола на одну треть. Поэтому прокладка маршрута велась с использованием данных многолетних наблюдений за поведением ледовых полей. Эти данные летом 1977 года подготовил И. П. Романов, который занимался изучением льдов с 1950-х годов.

    Экипаж судна (примерно 150 моряков) для экспедиции был усилен научными и техническими специалистами, в этом рейсе на борту судна было 207 человек. В экспедиции принимали участие сотрудники институтов и предприятий:

• Институт имени А. Н. Крылова, задачей группы стало исследование работы гребных винтов в условиях предельных нагрузок.
• Института атомной энергии имени И.В. Курчатова, которые контролировали работу всей энергетической установки судна.
• Рижского института гражданской авиации, которые к рейсу разработали специальный прибор, дистанционно определявший толщину ледового покрова.
• 10 сотрудников ААНИИ (Арктический и антарктический научно-исследовательский институт), руководил которыми известный полярник И. П. Романов. Этот коллектив выполнял комплексную программу: научно-оперативное обеспечение похода, составление метеорологических и ледовых прогнозов; изучение проходимости ледокола в различных ледовых условиях; исследование механизма взаимодействия корпуса ледокола со льдом.

      Взаимодействие трёх подразделений на берегу позволяло всё время похода иметь на ледоколе разностороннюю информацию о существующей и ожидаемой ледовой обстановке, метеорологических условиях по курсу ледокола, создавались суточные прогнозы погоды. Подгруппа ААНИИ вылетала на бортовом вертолете МИ-2 в ледовую разведку, подбирая оптимальный путь на сложных участках. Другая подгруппа исследовала поведение корпуса ледокола при его активном взаимодействии со льдом в различных рабочих режимах. Эти специалисты работали в трюмных помещениях судна.

     Из-за сложности задачи, поставленной организаторами экспедиции, был предпринят ряд мер безопасности: на борт судна был принят аварийный запас продовольствия, рассчитанный на восемь месяцев, судно было укомплектовано материалами для строительства ледового аэродрома.

      Результатом первоначальных расчётов ледовой обстановки стало направление из Мурманска на север по прямой. В процессе следования полярник В. Н. Купецкий настоял на изменении направления, указав, что льды по направлению от Карского моря к Северному полюсу менее крепкие, и следует идти на штурм полюса именно по этому направлению. Его поддержали капитаны-полярники и представители ААНИИ (в первую очередь — И. П. Романов) и новый маршрут был утверждён.

     Так как многолетний сибирский лёд дрейфует от берегов Новосибирских островов через полюс к берегам Гренландии, появляются два обстоятельства: толщина льда по мере приближения старения льда нарастает, это позволяет ледоколу идти хорошим ходом большую часть пути; за счёт попутного дрейфа к скорости ледокола прибавлялась незначительная скорость дрейфа.

4. Экспедиция. Достижение Северного полюса

       Поход советского ледокола стал сенсацией и позволил расширить период навигации в Северном Ледовитом океане по кратчайшим маршрутам. Посвящён 60-летию Великого Октября. За время похода ледокол преодолел 3852 морских мили, в том числе 1200 миль с преодолением многолетнего льда.

      9 августа 1977 года «Арктика» вышла из Мурманского порта. Ледокол следовал через Карское море в море Лаптевых, пройдя проливом Вилькицкого. Достигнув 130 меридиана, экспедиция повернула на север и придерживалась этого направления вплоть до достижения Северного полюса. Фактически судно следовало по пологой дуге между 125 и 130 градусами восточной долготы. Ю. С. Кучиев, капитан ледокола в этой части рейса постоянно использовал данные ледовой разведки и по возможности обходил наиболее мощные ледовые преграды. Несмотря на это, ледоколу неоднократно пришлось испытывать трудности. Ледовая обстановка была довольно тяжелая, в этих льдах «Арктика» шла «продвигаясь ударами: взад-вперед, взад-вперед». — ​это когда не удается с ходу пробить лед, нужно сдать назад, разогнаться и снова ударить. Лопасти выдержали, поломок не было.

     16 августа 1977 года при прохождении участка в районе 88—89-й широт при ухудшении видимости ледокол встретил поле тяжёлого пакового льда, который оторвался от канадского массива. При преодолении этой перемычки тяжёлого льда два раза произошло заклинивание ледокола.

     Было политически важно выйти точно на точку полюса, что было непростой задачей для навигационных приборов того времени. Эту задачу службы корабля успешно выполнили во взаимодействии со специалистом ААНИИ И. П Романовым, который вскоре был награжден орденом Ленина.

     17 августа 1977 года в 4 часа утра по московскому времени атомный ледокол впервые в мире достиг в активном плавании географической точки Северного полюса.

(Приложение 3)

     С борта корабля был спущен парадный трап и в 9 часов 40 минут по московскому времени на Северном полюсе был поднят флаг Советского Союза. Капитан Юрий Кучиев прикрепил к флагштоку древко от флага экспедиции полярника Георгия Седова. Моряки – люди, уважающие традиции. Собравшись все вместе, они протоптали «кругосветный маршрут» – круг диаметром в 40 метров, по которому можно было пересечь все меридианы за короткое время.

     «Арктика» провела на вершине мира 15 часов, за это время научные сотрудники экспедиции провели запланированные исследования и наблюдения. Стоянка позволила водолазам проверить состояние винтов ледокола, после положительного заключения ледокол был готов отправиться в обратный путь в Мурманск.

     Последним мероприятием перед уходом с Северного полюса стало оставление в этом месте специального памятного знака. В его состав входили: памятная металлическая плита, на которой был выгравирован Государственный герб СССР; капсула с проектом конституции СССР и текстом гимна, а также и сувенирный штемпель похода.      Обратный маршрут был проложен по прямой в сторону Мурманска. Так же, как и дорога к полюсу, путь от полюса был проложен по дуге в обход Земли Франца-Иосифа между 55 и 40 градусами восточной долготы.

      В этой части маршрута исследовалась возможность работы ледоколов в высоких широтах. Интерес к этому вопросу объяснялся тем, что существует возможность высокоширотной ледовой проводки: высокоширотный маршрут между Мурманском и      Беринговым проливом примерно на треть короче длины трассы Северного морского пути.

Из-за возросшей сложности льдов повысились требования к метеорологам, группа ААНИИ продолжала активно выполнять работы, связанные с прокладкой курса судна.

5. Итоги экспедиции

      В результате экспедиции была практически доказана возможность осуществления круглогодичной навигации по кратчайшим маршрутам Северного Ледовитого океана, а также возможность транзитного прохождения Северного морского пути.

      Представители ААНИИ во время экспедиции собрали уникальные данные о поведении корпуса ледокола при взаимодействии со льдом в разных рабочих режимах. Эти данные были обработаны вскоре после возвращения специалистов в Ленинград. В результате анализа полученных материалов был достигнут прогресс в ряде областей исследования: основными результатами стали новые методики прочностных расчётов корпусов ледоколов и транспортных судов. Кроме этого были получены важные данные по поведению винтов ледокола при преодолении и рубке пакового льда.

     Впервые были опробованы приборы для определения толщины ледяного покрова. Эти приборы показали свою действенность и в течение нескольких лет были доработаны и широко внедрены. Кроме этого, была практически опробована система спутниковой навигации в условиях высоких широт. Эта система была ещё практически несовершенна, для определения местоположения судну было необходимо останавливаться на несколько часов.

     По результатам рейса был выполнен доклад об итогах гидрометеорологического обеспечения. Кроме этого были предложены новые способы проводки караванов.

Все участники похода были награждены орденами и медалями.

Заключение

      Наличие современного ледокольного флота в РФ является важнейшим условием для ведения эффективной деятельности в Арктике, выполнения оборонных, экономических, научных и иных задач. Обладая самым мощным ледокольным флотом в мире, а также богатейшим опытом в конструировании и эксплуатации атомных ледоколов, не имеющих аналогов за рубежом, Россия имеет преимущество перед другими арктическими странами в области освоения арктического региона. Вместе с тем, для поддержания лидирующих позиций в ближайшее время потребуется обновление ледокольного ресурса нашей страны, и первые шаги в этом направлении уже сделаны. Нет сомнения, что ледокольный флот России ждёт большое будущее. В целом состояние отечественного ледокольного флота дает поводы для оптимизма. Наличные суда справляются со своей работой, а в ближайшем будущем к ним добавятся новые. Имеются некоторые проблемы и недостатки, но они не оказывают особого влияния на общее положение дел.

      Мною создана сборная модель ледокола «Арктика» от производителя завода «Огонёк», которая позволяет воссоздать знаменитый советский ледокол. Готовая модель непременно станет почетным экспонатом в коллекции кабинета географии.

В ходе работы мной были решены следующие задачи:

- изучена история создания ледокола «Арктика»;

- проанализированы технические характеристики судов на примере атомного ледокола «Арктика»;

- сопоставлены сильные и слабые стороны ледокольных судов;

- сделаны выводы о перспективах развития ледоколов;

- создана модель судна «Арктика». (Приложение 1)

Список используемой литературы и интернет-источников

1. Андриенко В. Г. Ледокольный флот России, 1860-е — 1918 гг. — М.: Европейские издания, 2009. — 531 с. 
2. Баринов Н., Герасимов Б. Красный флаг в Арктике // Вокруг света. - 1963, № 11.
3. Каневский З. Загадки и трагедии Арктики. - М.: Знание, 1991. - 192 с
4. https://arctic-russia.ru/article/ledokoly-arktiki-samyy-moshchnyy-ledokolnyy-flot-v-mire/ 
5. https://topwar.ru/179865-ledokoly-pr-22220-tehnicheskie-preimuschestva-i-perspektivy-sudohodstva.html