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 ½ 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 ½ фута, и так как нос поднялся на 9 ½, 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 ½ °.
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 ½ 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.
Набор у «Ермака» был при первоначальном чертеже сделан, как обыкновенно, перпендикулярно к диаметральной плоскости; следовательно, он прикасался к обшивке под косыми углами. Давление льда на обшивку можно признать почти перпендикулярным, и потому является большое срезывающее усилие на те заклепки, которыми шпангоуты крепятся к обшивке. Когда давление превосходит крепость, то прежде всего срезывает заклепки, отчего шпангоут смещается в сторону и не поддерживает больше обшивки. Так случилось с пробоиной «Ермака»: шпангоут отвело в сторону, и не поддержанная ничем обшивка прорвалась.
Схематический рисунок повреждения ледокола
Еще при обсуждении первоначальных проектов, главный корабельный инженер Н. Е. Кутейников предлагал сделать набор поворотным. В технических заданиях, которые комиссия предъявила заводам, указывалось, что допускается сделать набор поворотным, но ни один завод не решился воспользоваться таким косвенным указанием. Впоследствии комиссия словесно указывала заводам на выгоды, которые дает поворотный набор, но все три конкурирующие завода отказались принять эту систему, ссылаясь на новизну такого дела и на нежелательность опытов в столь большом размере. Они указывали, что при кривизне ватерлинии, для достижения перпендикулярности в наборе, нельзя будет сохранить ровности расстояний между шпангоутами, что неизбежно поведет к большим промежуткам в некоторых местах, а это нежелательно, ибо обшивка нуждается в поддержке ее частыми ребрами.
Опыт плавания в полярных льдах и полученные повреждения показали, что обыкновенный набор, прилегающий к обшивке под косыми углами, не может быть допущен в носовой части ледокола, и, чтобы поворотный набор был прост и солиден, я решился перейти к прямым ватерлиниям. Это очень упростило дело поворотного набора, и если бы такая же мысль пришла в самом начале при вызове заводов на конкурентное состязание, то и тогда можно было бы принять поворотный набор.
Вид пробоины сбоку
Желательно, однако, не только иметь перпендикулярные к обшивке шпангоуты, но и перпендикулярные палубы. Это условие вызывает большие неудобства. Обшивка идет приблизительно под углом 45°, следовательно, и палубы пойдут под углом 45°. При таком расположении палуб невозможно воспользоваться помещениями для каких-нибудь практических целей; даже невозможно ходить по таким палубам и пришлось бы устраивать множество приступок, что вызывает большой дополнительный вес, весьма нежелательный в данном случае.
