Применение нового вида энергии в авиации и ракетной технике будет означать гигантский шаг по пути дальнейшего овладения силами природы. Атомные двигатели сделают реальной возможность сверхскоростного воздушного сообщения в пределах Земли и обеспечат успешное решение проблемы космических полетов.
ПЕРВЫЙ В МИРЕ АТОМНЫЙ ЛЕДОКОЛ «ЛЕНИН»
Советский Союз занимает ведущее место в мире по использованию энергии атома в мирных целях. Огромная энергия, таящаяся в ядерном горючем, открывает замечательные перспективы применения ее на транспорте. Семилетний план развития народного хозяйства на 1959–1965 годы предусматривает дальнейшее развертывание работ по использованию атомной энергии в мирных целях.
Ни одно государство не использует так широко ледоколы для нужд полярного плавания, как Советский Союз, берега которого на протяжении более десяти тысяч километров омываются суровыми арктическими морями. Толщина толстого и плотного многолетнего льда достигает здесь порой 20 метров. Лед трудно проходим даже в летние месяцы для обычных ледоколов. Первый мощный ледокол «Ермак», который и поныне находится в строю нашего ледокольного флота, был создан знаменитым ученым адмиралом С. О. Макаровым. На нем он мечтал достичь Северного полюса. Советские люди не только завоевали Северный полюс. Они организовали систематическое изучение и освоение Арктики — этого сурового, но богатого края.
Первенец советского атомного судостроения ледокол «Ленин» откроет новые возможности в этом отношении. Флагман арктического флота сможет плавать в более высоких широтах северных морей.
После спуска ледокола на воду была завершена постройка этого сложнейшего, невиданного в истории технического сооружения. Ледокол «Ленин» не только первый надводный корабль с атомным двигателем, но и самый большой ледокол в мире. Его полное водоизмещение равно 16 000 тонн, мощность главных двигателей — 44 000 лошадиных сил. Энерговооруженность атомохода, т. е. мощность, приходящаяся на одну тонну водоизмещения, составляет 2,75 лошадиных сил, что обеспечивает ему высокие ледокольные и ходовые качества. Скорость хода судна на чистой воде — 18 узлов, а скорость непрерывного хода во льдах толщиной 2,4 метра — 2 узла.
Новый ледокол превосходит «Ермак» по водоизмещению примерно в два раза, а по мощности — почти в пять раз. Он выгодно отличается по всем показателям и от современных ледоколов. У крупнейшего американского ледокола «Глетчер», например, мощность двигателей в два раза меньше.
Для арктического плавания весьма актуальна, как известно, проблема топлива. При движении современного ледокола во льдах требуется 50–70 тонн мазута в сутки. Запаса горючего хватает на один–два месяца. Это в значительной степени снижает эффективность ледоколов, ограничивает район их плавания, сильно «привязывает» к базам снабжения. Атомоход свободен от этих недостатков. Его автономность достигает одного года. С вводом ледокола в строй по-новому будут решаться вопросы о судоходстве на трассе Северного морского пути и на других участках, навигация на которых зависит от ледовой обстановки. Ледокол «Ленин» сможет в течение многих месяцев проводить караваны судов с грузами по высокоширотным трассам. Наряду с этим ледокол позволит расширить фронт научных исследований в Центральном полярном бассейне.
Конструкторы получили возможность ту часть водоизмещения, которая на обычных ледоколах отводится для топлива, использовать на повышение мощности силовой установки, увеличение прочности корпуса.
Атомоход — гладкопалубное судно с развитой обтекаемой надстройкой, с двумя мачтами. Его длина — 134 метра, ширина — 27,6 метра, высота борта 16,1 метра. Несмотря на большие размеры корабля, его осадка сравнительно невелика — 9,2 метра. Главные размеры ледокола выбирались с учетом ряда требований его эксплуатации в сложных условиях Арктики. Принято, в частности, малое отношение длины к ширине, что необходимо для лучшей маневренности во льдах. Ледоколу обеспечены повышенная автономность, непотопляемость и остойчивость. В кормовой части палубы оборудована площадка для вертолета.
Большое внимание уделено обеспечению корпусу ледокола достаточной прочности, для чего были использованы результаты произведенных натурных испытаний ряда конструкций. Корпус построен из специальных сталей повышенной прочности. Кроме того, наружная обшивка ледокола имеет ледовый пояс толщиной 52 миллиметра — в носовой оконечности, 44 миллиметра — в кормовой и 36 миллиметров — в средней части. Все это позволит ледоколу развивать полную мощность механизмов без опасения за целость корпуса в самых тяжелых льдах.
При создании атомохода «Ленин» большое внимание было уделено вопросу его непотопляемости, теорию которой, как известно, разработал выдающийся ученый-кораблестроитель А. Н. Крылов. Для повышения живучести корпус корабля разделен одиннадцатью главными поперечными водонепроницаемыми переборками. Ему не опасно затопление даже двух главных отсеков. Все равно корабль при этом останется на плаву.
Ледокольную форму корабля характеризуют наклоненные форштевень и ахтерштевень[5], развалистые борта. Оригинальна конструкция форштевня — в районе ватерлинии он выполнен в виде ласточкина хвоста, что позволит атомоходу эффективно врезаться в ледовое поле. Массивная стальная наделка ахтерштевня защитит ото льда уязвимые места рулевого устройства при заднем ходе судна.
Форма корпуса выбиралась с учетом опыта эксплуатации ледоколов типа «Ермак», «И. Сталин» и других. Однако трудности конструирования нового судна заключались в том, что по своим размерам и водоизмещению оно превосходит все ныне существующие ледоколы. Кроме того, полярный гигант рассчитан на преодоление более тяжелых льдов, на плавание в сложных условиях высоких широт Северного Ледовитого океана. Вот почему, в частности, был проведен ряд специальных экспериментов модели будущего судна в опытовом «ледовом бассейне». Модель испытывалась на чистой воде и при движении во льду. В результате таких экспериментов, впервые примененных в практике мирового ледоколостроения, обводам корпуса сверхмощного корабля придана наиболее целесообразная форма, воплощенная ныне в натуре. Эти опытные работы проводились кораблестроительной лабораторией Арктического и Антарктического научно-исследовательского института под руководством инженера А. А. Яковлева при консультации академика Ю. А. Шиманского.
Советские ученые и конструкторы создали для ледокола совершенно новую парогенераторную установку на ядерном горючем. Впервые для подобного судна применен турбоэлектрический принцип движения. Вырабатываемое в реакторах тепло с помощью парогенераторов и паровых турбин будет преобразовываться в механическую работу. Тепловая схема установки — двухконтурная. Турбины приведут в движение генераторы постоянного тока (напряжение 1200 вольт). Генераторы расположены в двух помещениях в средней части ледокола. От них электрический ток пойдет на три гребных мотора, находящихся в корме. Электрический ток будет идти также и на другие потребители — различные приборы, механизмы, электронную аппаратуру.
Как известно, существуют различные варианты судовых установок на ядерном горючем. На ледоколе «Ленин» судовая атомная установка работает следующим образом (рис. 57). Дистиллированная вода, используемая в качестве охладителя (а также замедлителя), циркулирует по реактору 1, трубам 2 и парогенератору 3. Все это вместе с циркуляционным насосом 5 образует первый контур атомной установки. Вода, циркулирующая в нем, радиоактивна, поэтому контур надежно защищен мощной биологической защитой 6.
Реакция управляется с помощью регулирующих стержней 4, интенсивно поглощающих нейтроны (обычно из кадмия, бористой стали и т. п.). Горячая вода, находящаяся под давлением, передает в парогенераторе тепло воде второго контура, из которой образуется пар. По паропроводу 7 он поступает в турбину 8. Отсюда отработавший пар идет в конденсатор 9. Насос 10 подает конденсат обратно в парогенератор. Реактор ледокола «Ленин» — гетерогенный, т. е. ядерное вещество здесь находится в твердом состоянии и не смешивается с замедлителем.
Атомная техника наложит свой отпечаток на весь облик ледокола. Предусмотрены полная автоматизация силовой установки, дистанционное управление ею с поста энергетики, оснащенного новейшими приборами. Несколько сменных операторов в белоснежных халатах заменят кочегаров, машинистов и других специалистов. На судне будет установлено свыше 500 электромоторов разной мощности, много автоматов, электронных устройств, что значительно облегчит труд моряков. Для питания всего этого энергетического оснащения потребовалось уложить более трехсот километров кабеля.