III. К Северному Полюсу – напролом! Лекция вице-адмирала С. Макарова

Мой предшественник, барон Врангель познакомил нас с историей полярных исследований и состоянием Ледовитого океана. Я же являюсь с докладом о том, что сделала техника по пароходному делу и действительно ли ее успехи дают теперь возможность пробраться в северные широты не при посредстве одних только собак и прежних способов, а напролом, при посредстве сильных машин, которыми человечество располагает для своих нужд.

Дело ледоколов, т. е. таких пароходов, которые ломают лед, есть дело новое, но а все пароходное дело есть дело новое. Новое мы видим не в одном пароходном деле, а во всем, каждый день, и то, что казалось нам несбыточным вчера, оказывается осуществимым сегодня. Одно то, что мысль о возможности бороться с полярными льдами есть мысль новая, не может еще служить доказательством, что эта мысль неверная. Нужно считаться с цифрами, взвесить все, что дала техника в этом отношении, и тогда только решить вопрос: действительно ли льды Ледовитого океана могут быть взламываемы или же техника не доросла еще до этого?

Дело ледоколов зародилось у нас в России. Впоследствии другие нации опередили нас, но, может быть, мы опять сумеем опередить их, если примемся за дело. Первый человек, который захотел бороться со льдом, был кронштадтский купец Бритнев^[71]. Это было в 1864 г. Как известно, Кронштадт отрезан от сухого пути водою. Летом сообщение поддерживается на пароходах, зимою на санях, но в распутицу, когда нет пути по льду, а пароходы уже прекратили движение, бывали большие затруднения по перевозке грузов и пассажиров. Бритнев попробовал – нельзя ли пароходом ломать лед. Он в 1864 году, у парохода «Пайлот»^[72] срезал носовую часть так, чтобы она могла взбегать на лед и обламывать его. Этот маленький пароход сделал то, что казалось невозможным; он расширил время навигации осенью и зимой на несколько недель. После того как пароход «Пайлог» дал такие успешные результаты, Бритнев построил ему в помощь пароход «Бой», и движение в распутицу сделалось весьма сносным. Пароходы Бритнева, однако же, были очень слабы, а потому все-таки были случаи, что сообщение с материком затруднялось; но когда, лет 8 тому назад, ораниенбаумская компания завела два парохода в 250 сил, то сообщение с материком сделалось вполне обеспеченным.

Первые опыты с пароходом «Пайлот», который имел очень слабую машину, повели к предположению, что простая мысль продавливать лед корпусом въезжающего на него парохода не совсем практична, и в 1866 г. был испытан в Кронштадте проект инженера Эйлера, предлагавшего ломание льда посредством гирь. Была взята канонерская лодка^[73], у которой в носовой части устроили гири и приспособили шесты с минами. Гири действительно проламывали лед, но у лодки не хватало силы машины, чтобы раздвигать разломанные куски. Таким образом, дело это оказалось совершенно непрактично. Мысль Бритнева, напротив, получила полное применение.

В 1871 г. стояла чрезвычайно суровая зима в Европе; вход в Гамбург замерз, и решено было построить ледоколы. Были посланы в Кронштадт инженеры, чтобы посмотреть, как Бритнев ломает там лед. Они купили чертежи Бритнева за 300 р., и, сообразно с этими чертежами, был построен для Гамбурга первый ледокол, предназначенный ломать лед посредством своего корпуса. Затем гамбуржцы, увидев всю выгоду поддерживания навигации круглый год, не остановились на одном ледоколе и построили еще два. Ледоколы принадлежали гамбургскому правительству, которое, не желая конкурировать с частными лицами, не дозволяет ледоколам летом работать на буксировке судов и держит их без дела. Любек пошел вслед за Гамбургом, и затем все приморские порты Балтийского моря обзавелись ледоколами.

В 1891 г. для города Николаева построили ледокол^[74]. Почин в этом деле принадлежит Министерству путей сообщения, которое поняло всю важность открытия навигации этого порта круглый год. Оно нашло денежный источник, чтобы покрыть расходы по постройке ледокола для Николаева. Затем в 1892 г. Морское министерство построило ледокол для Владивостокского порта^[75]. С тех пор пароходы Добровольного флота посещают Владивосток круглый год. Первый ледокол для Владивостока оказался слаб, мал по своей силе, и ему приходилось ежедневно работать, чтобы поддерживать прорубленный им канал. Чтобы устранить этот недостаток, был заказан другой ледокол, немного больше первого, при котором сообщение с Владивостоком во всякое время года будет обеспечено без непроизводительной затраты работы. Новый ледокол в состоянии безостановочно идти сквозь тот лед, которым покрывается Владивостокский рейд и Золотой рог. Затем Министерство путей сообщения завело для Саратова ледокол в 1500 сил и ледокольный паром такой же силы^[76]. Там, с нынешней зимы (1896/97 г.), перевозятся поезда через Волгу круглый год.

Когда начали строить Великий сибирский путь и возник вопрос о том, что постройка пути вокруг Байкала вызывает большие затраты, то Министерство путей сообщения решило построить ледоколы и для Байкала. За образец были взяты ледоколы, имеющиеся на озере Мичиган. Главная особенность этих ледоколов заключается в том, что в передней части корабля делается винт. Польза такого приспособления открыта в Америке случайно. Один капитан ледокола, встретив большой торос и не имея возможности побороть его, взял на буксир, и при этом оказалось, что струя воды от винта стала вымывать нижние льдины, и торос распался. Вероятно, нижние льдины очень плохо припаяны одна к другой, вследствие чего струя воды выворачивает их со своих мест. Этот опыт дал американцам идею сделать у ледокола передний винт, и я сожалею, что не знаю имени того инженера, который схватил и разработал эту мысль.

Ледокол для Байкала сделан согласно последнему слову науки: у него в корме два винта, а в носу один винт. Я не сомневаюсь, что он в состоянии побороть лед озера Байкал и в хороших руках будет делать свое дело. На рисунке представлен пароход с передним винтом перед торосом, который надо преодолеть. Действие переднего винта следующее: идя обыкновенным сплошным льдом, передний винт, всасывая воду из-подо льда, образует под ним пустоту и помогает ему обламываться под давлением набегающего корпуса ледокола. Когда ледокол подойдет к малому торосу, то он его поборет своим ходом, но если торос так велик и крепок, что ледокол не может побороть его ходом и остановится, то передний винт переводится на задний ход, и тогда струя воды, отбрасываемая на нижние льдины тороса, выворачивает их и отбрасывает вперед^[77].

Торос

Размывание тороса

Инженер Рутковский, посланный Министерством путей сообщения осмотреть ледоколы в Америке, пишет следующее о действии ледокола «St. Marie», имеющего 3000 сил и снабженного передним винтом.

«При остановках пароход останавливался, упираясь в сплошной лед. Для того чтобы пустить его опять в ход, не требовалось подавать его назад. Как только пущен был в ход передний винт, замечалось на льду под ногами некоторое слабое колебание в расстоянии до 5 сажен от носа парохода, и затем, при действии заднего винта, пароход начинал двигаться, сначала крошить лед перед собою, а потом разламывать его на большие льдины, выбрасываемые по бокам парохода. При этом получалось впечатление, как будто бы пароход поднимался на лед и проламывал его своим весом.

Мне передавал капитан судна, что в 1895 г. лед был тоньше обыкновенного, а в 1894 г. достигал 2,5 фута, и пароход мог свободно идти через лед при этой толщине. Капитан судна и сопровождавший меня инженер компании, строившей судно, сообщали, что пароход не встречает никакого затруднения при проходе сплошного льда даже 2,5 фута толщиною, но что больше затруднений приходится испытывать, когда лед из озер (Мичиган и Гюрон) позднею весною вгоняется штормами и течением в узкий пролив, где образуются загромождения и ледяные валы до 20 футов и более вышиной.

В таких случаях, говорит капитан, приходится проходить через такие загромождения в два приема, т. е. если пароход не может сразу пройти через нагроможденные и смерзшиеся льдины, то они направляют сначала струю переднего винта для разрыхления массы и затем, подавая пароход назад, вторично проламывают препятствия. Эта операция не могла быть мною наблюдена за покрытием пролива сплошным льдом».

Месяц тому назад в Финском заливе пробовали новый ледокол «Надежный», построенный в Копенгагене для Владивостокского порта, и оказалось, что этот ледокол, не имевший переднего винта, прекрасно ломал лед, идя носом вперед, но еще лучше он ломал лед, идя кормою вперед, что подтверждает идею носовых винтов, даже при следовании через сплошной лед.

Вот в каком положении находится дело ледоколов. Посмотрим теперь, можно ли с успехом применить эти ледоколы к плаванию в Ледовитом океане. Лед можно разделить на ледяные горы глетчерного происхождения, ледяные поля и торосы.

Наш сибирский берег низмен и не дает глетчеров Ледовитому океану. Никто из исследователей не встречал ледяных гор к северу от нашего сибирского берега; их не видели с «Жаннетты», и их не встречал Нансен^[78]. Ледяные горы следуют вдоль берегов Гренландии, и в некоторые месяцы их очень много у Ньюфаундлендской банки, куда они приносятся Лабрадорским течением, а в остальной части Ледовитого океана их нет^[79]. Ледяные горы по своему размеру бывают так велики, что с ними силою кораблей бороться невозможно; их должно обходить.

Ледяные поля могут состоять из льда одногодового и льда старого. Вейпрехт, в своем классическом исследовании «Die Methamorphosen des Polareises» выводит зависимость между количеством мороза и толщиною ледяного покрова. На основании наблюдений в 3 различных местах он составил таблицу, в которой количество мороза обозначено градусо-днями; приняты градусы Реомюра. Ниже приводим следующие цифры:

500° дает толщину льда 63 см

1000°………………………………92 см

2000°………………………………134 см

3000°………………………………165 см

4000°………………………………189 см

5000°………………………………209 см

10 000°……………………………294 см

15 000°……………………………359 см

20 000°……………………………410 см

Данные эти нанесены мною на чертеже, который служит для вывода предельной толщины льда. Из этой таблицы и диаграммы мы видим, что вначале замерзание идет весьма быстро, а потом чрезвычайно медленно. Первые 500 градусо-дней морозу дают толщину льда в 63 см, а последние 500° лишь 5 см. Вейпрехт считает, что среднее количество мороза в Ледовитом океане 4500 градусо-дней.

Таяние льда происходит иначе, чем замерзание, оно не только не уменьшается по мере убыли льда, но даже увеличивается, в особенности с того момента, когда лед становится порист и вода уходит под лед. По Вейпрехту, в самой холодной части Ледовитого океана, за летнее время, лед может уменьшиться в своей толщине на 1–1,5 м. Расчет предельной толщины льда по системе Вейпрехта делается следующим образом. Предположим, что в Ледовитом океане количество мороза равно 5000 градусо-дням и таяние – одному метру. Согласно диаграмме на рис. 2. при 5000 градусо-днях, в первую зиму образуется ледяной покров в 209 см, в лето стает 1 м и, следовательно, останется 109 см, что соответствует 1350 градусо-дням. Прибавив к этой цифре 5000 градусо-дней, получим 6350, а этой величине соответствует намерзание в 234 см. Эту толщину льда будем иметь в конце второй зимы. Продолжая вычисление таким же образом, получим предельную толщину при заданных условиях 260 см. Это и есть толщина полярного сплошного льда по Вейпрехту.

На «Фраме» количество мороза оказалось более, чем это предполагает Вейпрехт. В первую зиму они получили 5130 градусо-дней, во вторую 6130 и в третью 5300. В среднем они имели 5520 градусо-дней^[80].

Диаграмма толщины льда

Количество таяния у Нансена обозначено лишь для одного лета и оказалось в 1 м. Если принять таяние в 1 м, а количество мороза в 6000 градусо-дней, то получим, по формуле Вейпрехта, наибольшую толщину льда 3,05 м (10 футов). Нансен, однако, иногда встречал лед в 14 футов, а командир «Жаннетты» Де-Лонг упоминает о льде в 12 футов. Не происходит ли это от того особого явления, которое наблюдал Нансен? Он заметил, что пресная вода, образовавшаяся от таяния льда, уйдя под лед, вследствие прикосновения к соленой воде, имеющей температуру −1,5°Ц, вновь намерзает и увеличивает толщину льда снизу в то время, когда наверху происходит обильное таяние его. Следует ли это явление считать обыкновенным или исключительным? Ответ на это дать весьма трудно, но надо думать, что для такого явления необходимы исключительные условия: надо, чтобы внизу был покой и отсутствие течений, которые могли бы перемешивать тонкий слой пресной воды, сбегающей со льда, с соленою, и тем понизить точку замерзания.

Происходит ли такое явление повсюду или нет, сказать не могу, но, во всяком случае, сплошной лед в 12 футов наблюдался, и расчеты наши надо вести на лед такой толщины. Рассмотрим, какую силу надо применить, чтобы взламывать лед в 12 футов толщины. В настоящее время по вопросу о ломке льда есть уже некоторый материал, по которому можно найти зависимость между толщиною сплошного льда и потребною для его разломки силою машины. Я обратился с этим вопросом к нашему ученому, морскому инженеру В. И. Афонасьеву^[81], который дал мне следующую формулу I.H.P. = 2,5 v · d².

I.H.P. есть индикаторная сила машины, потребная для безостановочного взламывания сплошного льда, v – скорость движения в узлах, d – толщина сплошного льда в дюймах.

По этой формуле для безостановочного движения со скоростью одного узла требуется:

при 2-футовом льде 1400 сил

4………………5760

6………………13 000

8………………23 000

10……………36 000

12……………52 000