Физическая причина катастрофы "Челюскина"

Из сказанного выше не следует делать поспешного вывода, что трение о лед ничтожно при всяких обстоятельствах. Даже при температуре, близкой к нулю, трение о лед бывает нередко довольно значительным. В связи с работой ледоколов тщательно изучалось трение льда полярных морей о стальную обшивку корабля. Оказалось, что оно неожиданно велико, не меньше трения железа по железу: коэффициент трения новой стальной судовой обшивки о лед равен 0,2.

Рис.22. 'Челюскин', затертый во льдах. Внизу: силы, действующие на борт MN судна при напоре льда

Чтобы понять, какое значение имеет эта цифра для судов при плавании во льдах, разберемся в силах, действующих на борт MN судна при напоре льда (рис. 22). Сила Р давления льда разлагается на две: силу R, перпендикулярную к борту, и силу F, направленную по касательной к борту. Угол между Р и R равен углу α наклона борта к вертикали. Сила Q трения льда о борт равна силе R, умноженной на коэффициент трения, т. е. на 0,2: Q=0,2R. Если сила трения Q меньше F, сила F увлекает напирающий лед под воду ⁶; лед скользит вдоль борта, не успевая причинить судну вред. Если же сила Q больше F, трение мешает скольжению льдины, и лед при продолжительном напоре может смять и продавить борт.

⁶ (До сих пор речь шла о силах, действующих на борт ледокола со стороны льда. Чтобы проанализировать движение льда, требуется на самом деле рассматривать силы, действующие со стороны ледокола на лед, используя при этом третий закон Ньютона.)

Когда же Q<F? Легко видеть, что F = R⋅tgα; следовательно, должно существовать неравенство Q>R tgα; а так как Q=0,2R, то неравенство Q><>F приводит к другому:

По таблицам отыскиваем угол, тангенс которого 0,2; он равен 11°. Значит, Q<F тогда, когда α>11°. Тем самым определяется, какой наклон бортов корабля к вертикали обеспечивает безопасное плавание во льдах: наклон должен быть не меньше 11°.

Обратимся теперь к гибели "Челюскина". Этот пароход (не ледокол) успешно прошел весь северный морской путь, но в Беринговом проливе оказался зажатым во льдах. Льды унесли "Челюскин" далеко на север и раздавили (в феврале 1934 г.). Двухмесячное героическое пребывание челюскинцев на льдине и спасение их героями-летчиками сохранилось у многих в памяти. Вот описание самой катастрофы:

"Крепкий металл корпуса сдал не сразу,- сообщал по радио начальник экспедиции О. Ю. Шмидт.- Видно было, как льдина вдавливается в борт и как над ней листы обшивки пучатся, изгибаясь наружу. Лед продолжал медленное, но неотразимое наступление. Вспученные железные листы обшивки корпуса разорвались по шву. С треском летели заклепки. В одно мгновение левый борт парохода был оторван от носового трюма до кормового конца палубы..."

После того, что сказано было в этой статье, читателю должна быть понятна физическая причина катастрофы.

Отсюда вытекают и практические следствия: при сооружении судов, предназначенных для плавания во льдах, необходимо придать бортам их надлежащий уклон, а именно не менее 11°.