Встает вопрос о выборе оптимальной ледопроходимости судна, обеспечивающей прохождение ледовой трассы с минимальным расходом топлива, что в свою очередь соответствует определению оптимального времени пересечения этой трассы. 

В статье предпринята попытка оценить потребные ледовые качества челночного танкера дедвейтом 80 тыс. т для транзитных перевозок нефти по Северному морскому пути, обеспечивающие оптимальное время прохождения трассы с минимальным расходом мощности гребной энергетической установки.

Очевидно, обводы носовой оконечности челночного танкера должны быть в максимальной степени приближены к ледокольным при сохранении приемлемых мореходных качеств в условиях волнения в неледовый период в акватории Севморпути.

Опыт проектирования и эксплуатации ледокольных судов позволяет рекомендовать в качестве рациональных для арктического челнока следующие параметры его носовой оконечности:

угол наклона форштевня φ=20° угол заострения КВЛ α0=45° угол развала борта на нулевом шпангоуте β0=65° угол развала борта на втором теоретическом шпангоуте Β2=50° угол развала борта на мидель-шпангоуте Β10=0°

Основные характеристики исходного варианта танкера при варьировании его мощности:

Длина по КВЛ, м	243,0
Ширина по КВЛ, м	36,0
Осадка по КВЛ, м	14,5
Водоизмещение, т	101 000
Мощность на валах, МВт	25
Суммарная тяга винтов, т	360
Ледопроходимость, м	1,9
Скорость хода на чистой воде, уз	18,8

Расчеты ледопроходимости и скоростей движения челнока во льдах по различным вариантам мощности выполнены в соответствии с методиками, изложенными в монографии автора «Обоснование рациональных параметров судов ледового плавания» (изд. «Нестор-История», СПб, 2025 г.).

Кроме самостоятельного транзита по Севморпути, рассмотрено также плавание танкера под проводкой атомного ледокола типа ЛК-60Я (УАЛ «Арктика») мощностью на валах 60 МВт и ледопроходимостью 2,8 м.

В качестве расчетных ледовых условий на кратчайшем высокоширотном маршруте по Севморпути протяженностью 2 700 миль приняты однолетние средние и толстые льды толщиной от 1,1 до 1,8 м.

На рис. 1 представлена зависимость мощности на валах рассматриваемого челночного танкера дедвейтом 80 тыс. т от ледопроходимости, а в табл. 1 приведены результаты расчета продолжительности рейса и затрат мощности вариантов танкера с различной ледопроходимостью при самостоятельном прохождении принятой высокоширотной трассы СМП, характеризующейся упомянутыми ледовыми условиями.

op

Рис. 1. Зависимость мощности на валах танкера-челнока дедвейтом 80 тыс. т от ледопроходимости (Л.Г.Цой)

Табл. 1. Продолжительность рейса и затраты мощности челночного танкера дедвейтом 80 тыс. т при самостоятельном прохождении трассы СМП в однолетних средних и толстых льдах в зависимости от его мощности и ледопроходимости

Мощность на валах, МВт	10	15	25	36	60	110
Ледопроходимость, м	1,1	1,45	1,9	2,3	2,7	3,3
Средняя скорость, уз	1,3	3,6	7,5	10,2	12,6	15,3
Продолжительность рейса, сут.	90,2	31,1	15,1	11,1	9,0	7,3
Затраты мощности в течение рейса, МВт х сут.	902,0	466,5	377,5	399,6	540,0	803,0

Как следует из результатов выполненных расчетов, оптимальная с точки зрения энергосбережения ледопроходимость танкера при его самостоятельной эксплуатации во льдах находится в районе 2 метров.

Представляет интерес и оценка затрат мощности танкера при его плавании по трассе СМП под проводкой ледокола. Для решения этой задачи на графике рис. 2 представлены результаты расчетов ледовой ходкости рассматриваемых вариантов танкера как при самостоятельном плавании во льдах (сплошные линии), так и под проводкой атомного ледокола типа ЛК-60Я мощностью на валах 60 МВт (пунктирные линии). Как можно видеть из графика, уже при ледопроходимости танкера 1,9 м он не сможет реализовать полностью свою мощность, следуя в канале за ледоколом, поскольку во льдах толщиной более одного метра скорость прокладки ледоколом канала будет менее скорости, развиваемой танкером в уже заранее проложенном канале, что отмечено штриховкой.

Рис.2. Ледопроходимость танкера дедвейтом 80 тыс. т при самостоятельном плавании (сплошные линии) и под проводкой ледокола мощностью 60 МВт (пунктирные линии) в зависимости от ледопроходимости танкера и ледокола (Л.Г. Цой):

1 – танкер ледопроходимостью 1,1 м;

2 – танкер ледопроходимостью 1,45 м;

3 – танкер ледопроходимостью 1,9 м;

4 – танкер ледопроходимостью 2,3 м;

5 – ледокол ледопроходимостью 2,8 м

Полученные в результате выполненного исследования данные по продолжительности транзитного по СМП рейса и затратам мощности рассматриваемого танкера под проводкой атомного ледокола типа ЛК-60Я в зависимости от ледопроходимости танкера представлены в табл. 2. Здесь же приведены данные по затратам мощности ледокола для возможности иметь представление о суммарных затратах мощности ведомого судна и ледокола, если бы последний был бы не атомным, а дизель-электрическим.

Результирующие графики зависимости продолжительности транзита по СМП и затрат мощности рассматриваемого челночного танкера от его ледопроходимости при самостоятельном плавании и под проводкой ледокола представлены на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость продолжительности транзитного по СМП рейса и затрат мощности танкера дедвейтом 80 тыс. т от его ледопроходимости при самостоятельном плавании (пунктирные кривые) и под проводкой ледокола (сплошные линии) (Л.Г. Цой):

1 – продолжительность самостоятельного рейса танкера;

2 – затраты мощности танкера при самостоятельном плавании;

3 – продолжительность рейса под проводкой ледокола;

4 – затраты мощности танкера под проводкой ледокола;

5 – суммарные затраты мощности танкера и ледокола.

Табл. 2. Продолжительность рейса и затраты мощности челночного танкера дедвейтом 80 тыс. т при прохождении под проводкой атомного ледокола типа ЛК-60Я высокоширотной трассы СМП в зависимости от его мощности и ледопроходимости

Мощность на валах, МВт	10	15	25	36	60
Ледопроходимость, м	1,1	1,45	1,9	2,3	2,7
Средняя скорость, уз	9,5	11,8	13,1	13,1	13,1
Продолжительность рейса, сут.	11,9	9,5	8,6	8,6	8,6
Затраты мощности танкера в течение рейса, МВт х сут.	119,0	142,7	180,6	180,6	180,6
Затраты мощности ледокола в течение рейса, МВт х сут.	381,0	447,0	516,0	516,0	516,0
Суммарные затраты мощности танкера и ледокола, МВт	500,0	590,0	696,6	696,6	696,6

Таким образом, результаты предпринятого исследования по оценке затрат мощности при транзитных челночных перевозках нефти крупнотоннажными танкерами по Северному морскому пути с целью определения их оптимальной ледопроходимости, обеспечивающей рациональное время прохождения трассы и, соответственно, сведение к минимуму загрязняющих Арктику вредных выбросов работающими на углеводородном топливе энергетическими установками, позволяют сделать следующие основные выводы:

1. При обеспечении самостоятельных перевозок нефти по Севморпути челночным танкером минимум расхода мощности его энергетической установки соответствует ледопроходимости танкера 1,9‒2,1 метра при продолжительности транзитного перехода, равного 15‒13 суток. Очевидно, оптимальные значения этих показателей будут меняться в зависимости от ледовых условий на трассе Севморпути. Примененная выше методика расчета времени на прохождение во льдах различной толщины позволяет оценивать оптимальную ледопроходимость судна в каждом конкретном по ледовым условиям случае.

2. При использовании для проводок по Севморпути челночных танкеров атомных ледоколов типа ЛК-60Я (УАЛ «Арктика») затраты мощности ведомого танкера могут быть уменьшены практически в два раза при одновременном сокращении продолжительности рейса в полтора раза. Причем необходимая ледопроходимость рассматриваемого танкера, чтобы он не отставал от лидирующего ледокола, должна быть не менее 1,7 м при мощности на валах 21 МВт.

Вместе с тем, из приведенных результатов расчетов следует что, если бы лидирующий ледокол был бы не атомным, а дизель-электрическим, вредные выбросы в атмосферу от сожжённого этим ледоколом углеводородного топлива добавились бы к выбросам танкера почти в тройном размере.

Этот пример убедительно демонстрирует преимущество использования для проводок транспортных судов в Арктике атомных ледоколов, что позволяет существенно уменьшить загрязнение окружающей среды на Севере.

 

P.S. Представляет также интерес эффективность применения в Арктике перспективного атомного ледокола-лидера типа ЛК-110Я мощностью 110 МВт и ледопроходимостью 3,7 м. Согласно выполненной оценке, ледокол-лидер применительно к расчетной ледовой трассе, характеризующейся однолетними льдами, сможет сократить время проводки рассмотренного танкера до 7 суток при его мощности 36 МВт и ледопроходимости 2,3 м. То есть увеличение мощности ледокола для обеспечения его эффективности неизбежно потребует соответствующего увеличения мощности и ледопроходимости обслуживаемых транспортных судов.