Инженер-физик Ибраим Факидов. Испытания корпуса «Челюскина»

Инженер-физик Ибраим Факидов. Испытания корпуса «Челюскина»

Длительные рейсы по Великому северному морскому пути предъявляют к судам специальные требования.

Нужны суда двух типов: 1) мощные, крепкие ледоколы и 2) транспортные суда, пригодные для перевозки большого количества грузов. Суда второго типа должны быть достаточно прочными и в то же время легкими.

Такого рода суда сами должны в случае необходимости форсировать легкие льды и выходить из затруднительного положения. Но если даже суда эти будут проводиться мощными ледоколами, то и для таких передвижений набор корпуса требует особой прочности. Полное, бесперебойное практическое использование транспорта несомненно в значительной мере связано именно с выработкой пригодного для условий Северного морского пути типа грузо-ледокольного судна.

Решение этой проблемы не легко, ибо опыт постройки ледокольных судов, грузовых в особенности, не богат, и нам приходится начинать [267] почти заново. Надо иметь техническое представление о тех условиях, в которых работает судно, эксплоатируемое на Северном морском пути. А для этого надо поставить систематическое исследование и выяснение характера и величины усилий, возникающих в корпусном наборе корабля при работе во льдах. Такое исследование должно также выяснить изменения (деформации) отдельных деталей набора под действием сил, прикладываемых со стороны льдов к корпусу. Наличие достаточного количества материала по исследованию работы корпуса ледовых судов облегчит работу инженеров, строящих эти суда. Это устранит произвол в установлении так называемых коэфициентов запаса и уменьшит собственный вес судна при сохранении достаточной его прочности.

Несмотря на всю необходимость такого изучения деформаций корпуса, эти работы до 1933 года никем не ставились. Проблема освоения Северного морского пути выдвинула и проблему средств эксплоатации. Принято было решение поставить на «Челюскине» работы по исследованию деформаций корпуса. Так было начато систематическое изучение судовых корпусов в ледовых условиях. [268]

Осуществлением этих работ занялся я и студент-практикант Ленинградского кораблестроительного института А. П. Апокин.

* * *

В июле прошлого года была проведена подготовка к изучению деформаций корпуса «Челюскина». «Челюскин» — судно, некоторые детали корпуса которого были упрочнены на 50 и 100 % по сравнению с обычными товаро-пассажирскими судами.

Работа такого рода ставилась впервые, поэтому опыта, который мог бы нам помочь, совершенно не было, хотя бы даже по вопросу о выборе измерительной аппаратуры. В нашу задачу входили как собирание материала, отвечающего основному вопросу, так и выработка наиболее подходящей аппаратуры для исследования судовых корпусов в ледовых рейсах.

Нами был взят ряд различных приборов для выяснения их пригодности в условиях ледовых испытаний. Мы впервые применили электро-звуковой метод изучения деформаций системы проф. И. Н. Давиденкова. Приборы устанавливались на деталях корпуса, деформация которого подвергалась изучению. Одни приборы прикручивались к исследуемой детали, другие прикреплялись с помощью электросварки. Последние электросварочные работы были закончены в тот момент, когда «Челюскин» остановился в Ленинграде у набережной лейтенанта Шмидта. Работы по окончательной монтировке электро-звуковой установки были закончены в Мурманске.

Все приборы действуют на общем принципе — они отмечают изменение расстояния между двумя точками исследуемой детали, к которым прибор наглухо прикреплен.

Электро-звуковой прибор также отмечает изменение расстояния между двумя точками. В этих точках электросваркой приварены стальные колышки, между которыми протягивается тонкая стальная струна. В середине между колышками располагается маленький электромагнит, с помощью которого можно заставить выбрировать (качаться) струну. Как только расстояние между колышками изменится, частота колебаний струны изменится. Специальная аппаратура измеряет частоту колебаний. Зная частоту в момент, когда на испытуемый элемент не действует внешняя сила, вызываемая льдами, и затем измерив частоту в момент действия сил, можно вычислить изменение частоты колебания струны, а затем, очень простым путем, — изменение расстояния между колышками. Все это происходит лишь по той причине, что деформируется деталь корпуса. [269]

Чувствительность электро-акустического прибора огромная. При общем расстоянии между колышками в 10 сантиметров он может Заметить удлинение или укорочение на 1/10000 миллиметра.

Применялся также самопишущий прибор, на движущейся бумажной ленте которого отмечалось количество единиц силы, действующей на данную деталь.

Исследованию подвергались главным образом деформации местного характера. Расстояние между точками сцепления (база) может как увеличиться, так и уменьшиться — это зависит от того, каким образом приложено усилие.

Приборы устанавливались на ряде деталей в различных местах корпуса. Главным образом была охвачена носовая и средняя часть судна. Места расположения приборов менялись в зависимости как [270] от изменения осадки судна, так и от характера льдов, в которых приходилось продвигаться.

Изучена деформация шпангоутов, поперечных и продольных креплений, угольников жесткости на листах обшивки, измерялся общий прогиб «Челюскина» при ходе на волне помощью оптической трубы и шкалы.

При производстве измерений фотографически фиксировался лед у бортов, записывалась скорость хода.

Работа наша несколько затруднялась теми поломками, которые происходили в корпусе «Челюскина». Результат дает как количественное, так и качественное представление о деформациях, создаваемых ударами и сжатиями льдов. Деформации, возникающие в корпусе при движении во льдах, совершенно иного характера, чем при сжатиях. Эти деформации создаются силами, быстро меняющими как свою величину, так и свою направленность. Быстропеременные нагрузки оказывают расслабляющее действие на металл.

Опыт нам показал, что ряд приборов увеличивает свою погрешность при тех условиях температуры, при которых приходилось нам работать. Некоторые приборы не рассчитаны на измерение таких огромных деформаций, какие имели место в корпусе «Челюскина». Некоторые из приборов оказались превосходными.

Теперь мы заняты разработкой аппаратуры для исследования ледокольных судов в будущей навигации.

Для техники исследования деформаций ледокольных корпусов следует разработать точную и упрощенную аппаратуру, позволяющую вести наблюдения на расстоянии. При наличии такой техники судоводитель сможет «нащупать» прочность основных креплений водимого им ледового парохода.

Следует отметить довольно высокую аварийность судовых гребных валов у ледоколов. В будущих работах по испытанию судовых корпусов следует поставить также изучение деформаций гребных валов, чтобы предотвратить сравнительно высокий процент аварийности.

* * *

Работа грузо-ледокольных судов может быть облегчена установкой на их борту помп, подающих струю высокого давления. Во многих случаях это может помочь работе ледокола, Когда например ледокол бьет кромку, чтобы разломать ее, то между носом судна и льдом образуется подушка из мелко битого льда, поглощающего [271] энергию удара ледокола. Так парализуется активность ледокола. Между тем водяная струя большой скорости быстро расчистит место удара.

Случаев, где можно применить струю, очень много. Из струи можно сделать надежного технического помощника ледоколу в его тяжелой работе. [272]