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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Quebra-gelo. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Um quebra-gelo é uma embarcação especializada automotora projetada para vários tipos de operações de quebra-gelo, a fim de manter a navegação em bacias de congelamento. As operações de quebra de gelo incluem: escoltar navios no gelo, superar barreiras de gelo, abrir um canal, rebocar, amarrar, operações de salvamento.
Assim que eles não tentaram lutar contra o gelo! Foi abalroado, arado, serrado, derretido e até envenenado com produtos químicos. No tempo de Pedro, o Grande, a fim de guiar os navios pelos campos de gelo, canais estreitos foram cortados neste último com picaretas e machados. Ao mesmo tempo, foram inventadas as balsas quebra-gelo - também de madeira, não autopropelidas, com 8,5 metros de comprimento, 2,5 metros de largura com uma proa elevada e uma popa cheia até o limite com lingotes de ferro fundido. Cavalos puxaram uma balsa através da cobertura de gelo, empurrando um canal de navegação nele, que foi então limpo de detritos. No início do século XNUMX, na Rússia, em alguns navios comerciais, um aríete de madeira ou metal era preso à proa, ou sapatos de metal pontiagudos eram presos à haste. Os americanos tentaram usar para o mesmo fim uma roda montada na proa do navio e equipada com facas, dentes e agulhas de metal. Sistemas de engenharia mais complexos também foram testados. Estes, em particular, incluíam o "projétil quebra-gelo", que era um mecanismo engenhoso colocado na frente da embarcação. Consistia em patins horizontais, que, ao se mover, transferiam o peso do casco para o gelo. Ao mesmo tempo, poderosas serras circulares estavam cortando a cobertura de gelo, e pesados pesos de martelos suspensos em correntes ainda caíam de cima. De acordo com os autores deste projeto, gelo de qualquer espessura não poderia suportar tal impacto combinado. Não menos curioso foi o projeto de um quebra-gelo para levantamento de peso de pneus, desenvolvido em meados da década de 1860 por sugestão do engenheiro de Kronstadt, N. Euler. Tal navio deveria estar equipado com um aríete de aço maciço, próximo a ele, mas no convés superior, instale dez guindastes e, com a ajuda deles, simultaneamente ou alternadamente, quebre o gelo com pesos de ferro fundido pesando 640 kg, lançados em correntes de um altura de 2 metros. Testados por construtores navais, marinheiros e inventores, dispositivos criados por tentativa e erro acabaram levando-os à ideia de que a solução ideal para um problema de engenharia tão complexo não está em complicar o projeto de um quebra-gelo. Pelo contrário, deve ser relativamente simples e combinar a experiência mais eficaz de combate ao gelo, comprovada por séculos de prática, com uma significativa relação potência-peso. Em 12 de março de 1897, a capitânia sênior da 1ª Divisão Naval, Vice-Almirante S.O., falou em uma reunião da Academia de Ciências. Makarov. “Ele disse que a Rússia, com sua fachada, enfrenta o Oceano Ártico e, portanto, nenhuma nação está mais interessada em quebra-gelos do que nós”, relatou um repórter do jornal Kotlin de Kronstadt. quanto mais cedo nos livrarmos dessas algemas, mais cedo daremos a oportunidade de desdobrar o poder russo. De fato, vale a pena recorrer à história para garantir que as conquistas mais importantes nesta área da construção naval pertencem ao nosso país. Quase todos os "primeiros" apareceram na Rússia: o quebra-gelo Pilot, o quebra-gelo linear Ermak, o quebra-gelo movido a energia nuclear Lenin, o navio de pesquisa Taimyr, o navio de carga seca multiuso Sevmorput com uma usina nuclear. E a primeira e única construção em série de quebra-gelos movidos a energia nuclear do mundo começou em nosso país em 1977. O "Arktika" foi seguido pelo melhorado "Sibéria", "Rússia", "União Soviética" e "Yamal". O movimento do quebra-gelo no gelo pode ser realizado com um golpe contínuo, golpes variáveis, forçando o gelo da aceleração. O movimento do quebra-gelo em movimento contínuo a uma velocidade constante é possível se o empuxo total das hélices for suficiente para vencer a resistência do gelo. Se a força de resistência do gelo exceder o impulso máximo das hélices, o quebra-gelo só pode superar o gelo com aceleração - incursões. Com o movimento contínuo do quebra-gelo no gelo, sua velocidade depende principalmente da resistência do gelo e das características da embarcação. Ao trabalhar em ataques, as operações auxiliares (reversão, recuo, aceleração) levam um tempo relativamente longo. A velocidade média do quebra-gelo é significativamente influenciada pelas qualidades de manobra da embarcação e pelas táticas usadas pelo navegador.
Ao se mover em gelo sólido, o quebra-gelo destrói o gelo da seguinte maneira. O quebra-gelo rasteja sobre a cobertura de gelo e a empurra com uma haste. À medida que você avança, durante o qual aumenta a compensação para a popa, a proa do casco do quebra-gelo entra em contato com o gelo, quebrando-o. Nesse caso, observa-se uma leve guinada e uma mudança no roll, associada à não simultaneidade da quebra do gelo pelos lados esquerdo e direito. Atrás da popa do quebra-gelo existe um canal: nas bordas existem grandes blocos de gelo, na parte do meio seus tamanhos diminuem e no meio há "mingau de gelo". Logo atrás da popa do quebra-gelo, na zona de ação dos jatos d'água lançados pelas hélices, forma-se uma faixa de água límpida. Em 1864, o navio a vapor "Pilot" foi construído para a Rússia em um estaleiro inglês, capaz de se mover no gelo. O aparecimento em 1899 do primeiro quebra-gelo poderoso do mundo "Ermak", capaz de quebrar gelo de até dois metros de espessura, teve um enorme impacto em toda a indústria mundial de quebra-gelo. Diferia radicalmente dos quebra-gelos de pequeno porte construídos anteriormente em tamanho, contornos, potência, número de hélices, design do casco e presença de vários dispositivos e sistemas especiais. A forma do casco Ermak forneceu altas propriedades de quebra de gelo, as estruturas de proa em forma de cunha contribuíram para a destruição do gelo. Apesar das primeiras falhas, o trabalho posterior do Yermak em gelo pesado confirmou as vantagens deste quebra-gelo do chamado tipo russo sobre outros quebra-gelos. Durante a Primeira Guerra Mundial, para manter a navegação no porto de Arkhangelsk, vários quebra-gelos do tipo Ermak foram construídos em estaleiros estrangeiros por ordem da Rússia. Na União Soviética, a construção de quebra-gelos para navegação nos mares do Ártico começou com a colocação de quatro quebra-gelos do tipo I. Stalin em 1935, que entraram em serviço no período de 1936 a 1941. Estes eram navios de três parafusos com motores de pistão a vapor, um casco de aço rebitado e um cinturão de gelo de duas camadas. No final da década de 1950, eles foram modernizados e passaram do carvão para o combustível líquido, o que aumentou sua autonomia. Em 1954-1956, na Finlândia, por ordem da URSS, foram construídos três quebra-gelos diesel-elétricos idênticos com capacidade de 12000 cavalos de potência: Kapitan Belousov, Kapitan Voronin e Kapitan Melekhov. Eram quebra-gelos de quatro parafusos (dois parafusos na proa e na popa), com casco de aço soldado, atingindo uma espessura de até 30 milímetros na zona de gelo. Um evento significativo na construção naval mundial foi a construção em 1959 no Estaleiro Báltico em Leningrado do primeiro quebra-gelo movido a energia nuclear do mundo, o quebra-gelo movido a energia nuclear Lenin, que começou a operar no Ártico na navegação de 1960. Segundo os marinheiros, as primeiras viagens do "Lenin" no Ártico mostraram imediatamente as vantagens da nova embarcação, sua alta capacidade de quebrar gelo, autonomia e notável manobrabilidade mesmo em condições difíceis. Em 1960, Lenin tornou-se o carro-chefe das operações de transporte marítimo na Rota do Mar do Norte. A operação bem-sucedida de longo prazo do quebra-gelo "Lenin" no Ártico, a ampla experiência prática adquirida durante sua operação, não apenas confirmou a viabilidade do uso de usinas nucleares em navios quebra-gelo e transporte, mas também provou a necessidade de reabastecer a frota com quebra-gelos ainda mais potentes para garantir o volume cada vez maior de tráfego na Rota do Mar do Norte. Em 1974 e 1977, os quebra-gelos soviéticos de segunda geração movidos a energia nuclear Arktika e Sibir, com capacidade de 75000 cavalos cada, deixaram as ações da empresa finlandesa Vartsila. O famoso capitão polar, Herói do Trabalho Socialista Yu.S. Kuchiev em janeiro de 1972 começou suas funções no Arktika em construção. Ao mesmo tempo, ele ficou sabendo que o novo Yermak seria equipado com um sistema pneumático de lavagem do casco, e Kuchiev propôs equipar o Arktika com ele, mas não recebeu apoio. A propósito, este dispositivo foi inventado em 1966 pelo engenheiro soviético L.I. Uvarov, um ano depois os finlandeses patentearam o mesmo. Sua essência reside no fato de que o ar é fornecido sob pressão para a área da linha d'água, o que reduz o atrito do casco no gelo. Com efeito, esta ideia justifica-se no verão, com temperaturas exteriores positivas. E no inverno? O casco do quebra-gelo está no gelo e na neve triturados. Se ainda for tratado com ar frio, ele se transformará em uma "barba" sólida e gelada que agarra firmemente a pele e cresce tão rapidamente que pode até parar o navio. Ao tentar melhorar o sistema de lavagem pneumática, foi proposto o fornecimento de vapor de exaustão para a linha d'água, que é abundante em um navio movido a energia nuclear, mas o consumo de água da caldeira seria excessivo. É verdade que surgiu a idéia de aquecer a placa no mesmo local com o mesmo vapor de dentro e depois condensá-la na geladeira - infelizmente, não foi finalizada. O quebra-gelo "Arktika" é projetado para escoltar navios nas condições de gelo do Ártico com a realização de todos os tipos de operações de quebra de gelo. Este quebra-gelo tem laterais altas, quatro conveses e duas plataformas, um castelo de proa e uma superestrutura de cinco camadas, e três hélices de quatro pás de passo fixo são usadas como propulsores. O quebra-gelo tem 136 metros de comprimento, 30 metros de largura, deslocamento de 23460 toneladas e calado de 11,4 metros. A usina de geração de vapor nuclear está localizada em um compartimento especial na parte central do quebra-gelo. Sua potência é de 75000 cavalos de potência. Ele permite que o Arktika desenvolva uma velocidade de 33 quilômetros por hora. O casco do quebra-gelo é feito de aço de alta resistência. Em locais sujeitos ao maior impacto de cargas de gelo, o casco é reforçado com um cinturão de gelo. O quebra-gelo tem sistemas de trim and roll. As operações de reboque são fornecidas por um guincho de reboque elétrico de popa. Um helicóptero é baseado no quebra-gelo para a realização de reconhecimento de gelo. O controle e gerenciamento dos meios técnicos da usina são realizados automaticamente, sem vigilância constante nas praças de máquinas, salas de motores elétricos de propulsão, usinas e quadros de distribuição. O controle sobre a operação e o controle da usina é realizado a partir do posto de controle central, o controle adicional dos motores da hélice é levado à casa do leme e ao poste traseiro. A casa do leme é o centro de controle do navio. Em um navio movido a energia nuclear, está localizado no último andar da superestrutura, de onde se abre uma visão maior. A casa do leme é esticada em toda a embarcação - de lado a lado por 25 metros, sua largura é de cerca de 5 metros. Grandes vigias retangulares estão localizadas quase inteiramente nas paredes frontal e lateral. Dentro da cabine, apenas o mais necessário. Perto das laterais e no meio existem três consoles idênticos, nos quais existem botões de controle para o movimento da embarcação, indicadores para o funcionamento das três hélices do quebra-gelo e a posição do leme, indicadores de rumo e outros sensores, bem como botões para encher e esvaziar os tanques de lastro e um enorme botão de tufão para emitir um sinal sonoro. Perto do painel de controle do lado esquerdo há uma mesa de navegação, na central - um volante, no painel de estibordo - uma mesa hidrológica; próximo às mesas de navegação e hidrológicas, foram instalados pedestais de radares circulares. A bandeira nacional no "Arktika" foi hasteada em 25 de abril de 1975 nas estradas de Tallinn. No início de junho, o quebra-gelo movido a energia nuclear "Almirante Makarov" navegou pela Rota do Mar do Norte para o leste. Em outubro de 1976, o quebra-gelo "Ermak" com o navio de carga seca "Kapitan Myshevsky", bem como o quebra-gelo "Leningrado" com o transporte "Chelyuskin" saiu do cativeiro no gelo. Capitão A.A., que substituiu Kuchiev. Lamekhov chamou esses dias de "melhor hora" do novo navio movido a energia nuclear. Mas, provavelmente, a verdadeira "melhor hora" para o quebra-gelo foi a conquista do Pólo Norte. O Almirante S.O. sugeriu explorar o Oceano Ártico a partir de um poderoso quebra-gelo. Makarov. Em 1899, o Yermak, construído de acordo com seu projeto, fez duas viagens polares. "Nenhum navio se atreveu a entrar no gelo, enquanto o Yermak estava andando livremente no gelo ao norte das Sete Ilhas", escreveu Stepan Osipovich. Em 1909, os transportes quebra-gelo de um design especial "Taimyr" e "Vaigach", equipados com tudo o que é necessário para o trabalho científico, começaram a operar na Rússia. Em 1910-1915, eles fizeram várias expedições ao longo da rota da futura Rota do Mar do Norte, durante a qual o arquipélago de Severnaya Zemlya foi descoberto. Nas décadas de 1930-1940, quando o desenvolvimento do Extremo Norte e do Extremo Oriente começou na União Soviética, aqueles que estudaram os mares do Ártico receberam navios a vapor quebra-gelo bem adaptados para as águas polares, por exemplo, "G. Sedov", cortador de gelo "F. Litke" , e até quebra-gelos, se não estivessem ocupados escoltando caravanas. Em 1934-1937, os navios hidrográficos da classe de gelo "Murman", "Okean" e "Okhotsk" foram construídos em Leningrado. Estes foram os primeiros navios de pesquisa do mundo projetados para longas viagens no Norte. Após a Segunda Guerra Mundial, outros países começaram a estudar o Ártico a fundo. Assim, em 1953-1955, o Glacier foi construído no estaleiro Ingall para a Marinha dos EUA. Seu projeto foi baseado em quebra-gelos em série do tipo Wind, mas o deslocamento foi aumentado para 8700 toneladas. A usina com capacidade de 21000 cavalos de potência consistia em dez motores a diesel movidos a geradores e forneciam tensão a dois motores elétricos Westinghouse que giravam as hélices. Antes do advento do quebra-gelo nuclear soviético Lenin, o quebra-gelo americano era considerado o mais poderoso do mundo. Mas ninguém, exceto o "Arktika", ousou conquistar o Pólo Norte. Em agosto de 1977, o quebra-gelo partiu em sua famosa viagem. Membros da expedição V.A. escreveram sobre ele em seu livro. Spichkin e V. A. Shamontiev: "Siberiano de vários anos - o quebra-gelo avança, a velocidade de seu avanço, é claro, é pequena, mas o movimento em si é extraordinariamente bonito. Como você sabe, o quebra-gelo destrói o gelo sólido não batendo na haste, mas empurrando-o com sua massa: quanto mais forte o gelo, maior a parte que o quebra-gelo deve rastejar sobre ele para causar a destruição, o que move os quebra-gelos da proa para o meio da embarcação. Com a destruição de gelo muito forte, os pontos de ruptura são deslocados tão longe do tronco que nem são visíveis das janelas dianteiras da casa do leme. Isso cria uma impressão fantástica de que todo o enorme navio movido a energia nuclear está deslizando no gelo como um snowmobile. Esse avanço tranquilo e suave, quando nem uma rachadura, nem quebra de gelo, nem uma fonte de salpicos de gelo são visíveis na frente da proa da embarcação, torna o efeito de deslizamento tão real que parece que não deveria haver um canal comum atrás a popa de um quebra-gelo. Mas um olhar para trás, atrás da popa, onde a larga estrada de águas claras ainda está escura, convence que o quebra-gelo não escorrega, mas esmaga esses campos de gelo de vários anos. Blocos de cem toneladas de gelo triturado estão quicando perto da parte central do quebra-gelo." "Arktika" foi projetado pelo Iceberg Central Design Bureau, organizado em Leningrado em 1947. Ele também tem navios importantes como o quebra-gelo nuclear Lenin, o navio diesel-elétrico Dobrynya Nikitich e os transportes Amguem. E no início dos anos 1990, eles projetaram um quebra-gelo de eixo duplo LK-110Ya com dois reatores. A potência total da usina seria de pelo menos 110 MW, deslocamento - 55000 toneladas, comprimento - 200 metros, largura - 36 metros, calado - 13 metros. Esses "líderes" poderiam trabalhar o ano todo no Oceano Ártico, abrindo caminho para caravanas em quaisquer condições. Autor: Musskiy S.A.
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