Плавание во льдах - один из наиболее сложных и опасных видов плавания. Особенной сложностью отличается плавание судов в морях Северного ледовитого океана и в водах Антарктиды. Поскольку значительная часть замерзающих морей лежит в широтах 50-60° и выше, специфика плавания во льдах объединяется с особенностями плавания в^высоких широтах. Кроме того, особую опасность представляет неожиданная встреча с плавучими льдами и айсбергами в северной и южной частях Атлантического и Тихого океанов. Строгого деления навигационной ледовой опасности на арктическую, внутренних морей и открытых океанов нет, однако кроме большого комплекса общих мер необходимо учитывать специфику условий в районе плавания.
Необходимым условием обеспечения безопасного ледового плавания является достоверная информация о метеорологических и ледовых условиях будущего перехода. Основная справочная информация помещается в соответствующих руководствах для плавания, лоциях, справочных ледовых картах, ледовых атласах и других специальных ледовых пособиях. Кроме того, в большинстве стран, в которых прилегающие морские воды замерзают (или наблюдается дрейфующий лед, айсберги), ведут сбор ледовой информации с использованием всех средств наблюдения (ИСЗ, авиации, судов и береговых станций). Оперативную ледовую информацию передают потребителям в виде навигационных предупреждений (на каналах всемирной и национальной системах передачи навигационных предупреждений) и в виде ледовых карт, прием которых осуществляют факсимильной аппаратурой.
Ледовая информация, в основном, должна содержать следующие сведения:
• Общую характеристику ледовых условий на всем протяжении предполагаемого пути;
• Предполагаемые изменения этих условий на ближайшие несколько дней;
• Рекомендованные курсы для самостоятельного плавания судов, исходя из существующих или предполагаемых ледовых условий.
Располагая подобной информацией, необходимо нанести предполагаемые кромки льда (или границы распространения дрейфующих льдов и айсбергов) на навигационные карты, произвести анализ изменений ледовой обстановки под влиянием гидрометеорологических факторов за прошедший период и на ближайшую перспективу. В дальнейшем этот анализ должен уточняться как в связи с получением новой информации, так и на основании судовых наблюдений. В свою очередь, в соответствии с Конвенцией СОЛАС-74, капитан судна обязан давать оперативную информацию о наблюдаемых им изменениях ледовой обстановки.
Разрешение на самостоятельное плавание во льдах судна, которое имеет соответствующий ледовый класс классификационного общества, получают от руководства ледовыми операциями в данном районе и от руководства судоходной компании. Судно должно быть полностью подготовлено к ледовому плаванию. Для сохранения винто-рулевого комплекса от повреждений судну придают достаточную осадку кормой (углубление винта и руля должно превышать предполагаемую толщину льда) и оптимальный дифферент. Для судов в грузу создание дифферента в один метр на корму обеспечит не только надежную защиту винта и руля от повреждений, но и лучшее «восхождение» судна на лед. При плавании в мелкобитом льду на мелководье, наоборот, считается разумным иметь небольшой дифферент на нос. Судно не должно иметь крен. Порядок подготовки судна к ледовому плаванию определяется соответствующими руководствами и нормативными документами. При подготовке к плаванию во льдах необходимо исходить из того, чтобы быть готовым к неожиданным аварийным ситуациям.
Как только судно войдет в зону вероятной встречи со льдом, необходимо:
• своевременно предупредить вахтенного механика о переводе судовой энергетической установки (СЭУ) в маневренный режим работы;
• сличить часы на мостике с часами в машинном отделении; сделать отметку на курсограмме и реверсограмме; проверить действие средств сигнализации, внешней связи, УКВ-радио-станции, внутренней судовой связи;
• убрать трубку донного лага (если имеется), выступающую из корпуса;
• подготовить и проверить прожекторы для обеспечения плавания в темное время суток;
• проверить состояние водонепроницаемых закрытий, уровень воды в танках и льялах;
• включить вторую рулевую машину, если совместная работа двух рулевых машин технически возможна, перейти на ручное управление рулем, проверить запасное и аварийное рулевое управление;
• установить безопасную скорость судна для данных условий; включить РЛС, начать усиленное радиолокационное и визуальное наблюдение за обстановкой.
Все внимание на этом этапе должно быть обращено на своевременное обнаружение льдов, положение которых часто известно только приблизительно. Это особенно важно во время тумана, снегопада или в темное время суток, т.е. если плавание происходит в условиях ограниченной видимости.
Признаками близкого льда могут служить «ледяное небо» (белесые отражения на низких облаках, принимающие все более выразительный характер и охватывающие большую часть неба), понижение температуры воды и воздуха, уменьшение или отсутствие волн зыби вдали от берегов при свежем устойчивом ветре (если лед с наветренной стороны), появление льдин на значительных просторах воды с подветренной стороны кромки льда и др. В безоблачные дни при ветре со стороны льда повышенная рефракция зрительных лучей как бы приподнимает изображение отдельных предметов, позволяет обнаруживать изображение льда на фоне нижней части неба на расстоянии, превышающем дальность видимого горизонта. Наличие льда часто выдает туман, который нависает над участком кромки льда, а в теплую погоду - холодным ветром, который дует со стороны льда.
Днем при хорошей видимости лед можно обычно обнаружить на достаточно большом расстоянии в виде узкой белой полоски на горизонте, которая кажется сплошной, даже если лед сильно разрежен. Ночью и при ограниченной видимости основным способом обнаружения льда и контроля ледовой обстановки является судовая РЛС на малых (до 6 миль) шкалах дальности.
Радиолокатор позволяет уверенно находить кромку ледяных полей и отдельно плавающих крупных льдин с расстояния в 2-3 мили, а отдельные небольшие льдины и скопление битого льда - с 1-2 миль. Отдельные льдины, кромки которых сглажены, на экране РЛС можно вообще не увидеть, особенно при волнении. Разные образования молодого льда в большинстве случаев вообще не видны на экране, хотя иногда отдельные его виды (блинчатый лед) можно наблюдать на расстоянии до 0,5-1,0 миля. Что касается ровного льда, то обычно отраженные сигналы наблюдаются только от его кромки; при этом, если на море волнение, то кромка льда на экране РЛС обозначается по контрасту с взволнованной поверхностью моря.
Дальность обнаружения радиолокатором айсбергов, главной ледовой опасности в открытых водах океанов, зависит от многих причин: размеров, формы, направления облучения (форма и поверхность айсберга с разных сторон, как правило разная), температуры воздуха и воды, степени волнения и т. п. Пониженная рефракция, которая часто возникает в связи с низкой температурой воздуха в районе нахождения айсберга, может настолько искривить путь радиооблучения, что даже большой айсберг может оказаться не обнаруженным на малом расстоянии. Обычно большие айсберги с крутым передним склоном можно обнаружить на расстоянии до 10-15 мили, а низкие айсберги и обломки айсбергов -только на расстояниях до 3-5 миль, в основном по контрасту с поверхностью гладкого штилевого моря.
В условиях неспокойного моря дальность обнаружения радиолокатором всех видов льдов значительно снижается, поэтому при ограниченной видимости и волнении моря наличие РЛС не исключает принятия обычных предупредительных мер, рекомендуемых хорошей морской практикой при плавании в зонах вероятной встречи со льдом.
Уменьшение скорости судна в соответствии со сложившейся обстановкой, является обязательной предосторожностью. Безопасной считается такая скорость, при которой, в случае обнаружения льда, остается достаточный резерв времени для уменьшения скорости до такой величины, при которой судно не получит повреждений во время контакта корпуса со льдом. Таким образом, безопасная скорость определяется надежной дальностью обнаружения льдов, величиной инерции самого судна, прочностью корпуса, сплоченностью и толщиной льда. Особенную осторожность нужно проявлять, подходя в условиях нормальной видимости к наветренной кромке ледовых массивов, поскольку встреча со льдом может быть абсолютно неожиданной, а потому очень опасной. Встреча с мелкими льдинами, с точки зрения осторожности, всегда должна расцениваться как признак близости крупного льда.
Вахта на мостике при ледовом плавании должна быть усилена. Обычно её несут два судоводителя, один из них капитан, ледовый капитан (ледовый лоцман), или старший помощник капитана - управляет судном, а вахтенный помощник выполняет штурманские обязанности, наблюдает за ледовой обстановкой, обеспечивает связь и сигнализацию, выполняет распоряжения капитана. При временной остановке во льдах на судне продолжают нести ходовую вахту.
Обнаружив лед необходимо принять решение о характере дальнейших действий, выбрать путь в зависимости от сложившейся обстановки. В большинстве случаев долгий путь по чистой воде или по разреженному льду более выгоден, чем короткий путь в сплоченном льду. Поэтому нужно всячески стараться избегать встречи со льдом, обходить скопление льдов, а при неизбежности такой встречи - учитывать все имеющиеся сведения о ледовой обстановке с целью возможности выбора пути в обход труднопроходимого льда. Решение о проходе через разреженный лед принимают с учетом необходимого на проход времени и анализа динамики развития ситуации: не может ли этот разреженный лед внезапно уплотниться и стать непроходимым для судна? При этом учитывают конфигурацию берегов, расположение островов, направление ветра и течения, характер дрейфа льда. Обходить скопление льда, границы которого видны, рекомендуется с наветренной стороны, а при безветрии - с наиболее благоприятной стороны. Так, генеральный принцип в Северной Атлантике - чем дальше на север, тем больше льдов. Поэтому, если отсутствует достоверная информация о расположении ледовых полей и их кромок, оптимальное маневрирование допускает идти южнее, оставляя обнаруженный лед к северу.
Входить в лед необходимо и возможно только тогда, когда очевидно, что другого пути нет, лед проходим для судна, а погодные условия благоприятствуют для плавания во льдах. Если лед разреженный, то проход через него не представляет особых трудностей, нужно только внимательное отношение к маневрированию судна среди льдин. При неизбежном столкновении со льдом, следует брать льдину только на штевень, оберегая бортовую обшивку. Чем крупнее льдины, тем опаснее столкновение с ними. Сильно расторошен-ные льдины нередко имеют подводные выступы - «тараны», столкновение с которыми может вызвать повреждение корпуса судна.
При подходе ко льду с подветренной стороны ледовая обстановка, на первый взгляд, более благоприятная (кромка льда расплывчатая, лед за кромкой разреженный), но реальная опасность заключается в том, что лед, дрейфуя, может окружить и зажать судно. Нужно учитывать также направление и скорость ветра, который может быстро изменить обстановку. Однако, если вход в лед неизбежен и расположение его позволяет выбрать путь движения, то лучше входить в лед, идя против ветра, поскольку с подветренной стороны лед больше разрежен.
При подходе судна с наветренной стороны вход в лед может оказаться сложным. Лед в наветренной кромке обычно сплоченный, а движение льдин на волнах и зыби может оказаться причиной опасных ударов в корпус судна. Необходимо вначале пройти вдоль кромки льда в поисках глубокой полыньи или выступающего угла кромки, под защитой которых накат волн ощущается меньше. Пересекать линию кромки льда нужно, по возможности, под прямым углом и на малом ходу, учитывая, что действие ветра и зыби с кормовых курсовых углов ухудшает управляемость судна.
Не рекомендуется входить в лед при плохой видимости, если нет ясного представления о состоянии льдов на пути прохода. Опасны для судна торошение льдов, дрейф льда в сторону близко расположенных навигационных опасностей, неблагоприятный прогноз погоды на ближайшее время, а также большая сплоченность и толщина льдов. Если невозможен безопасный вход в лед, капитан отводит судно от кромки льда и ждет улучшения обстановки.
Плавание судна во льдах осуществляется с безопасной для данных обстоятельств скоростью по разводьям, полыньям и среди наиболее разреженного льда в общем направлении, близком к выбранному генеральному курсу. Не следует значительно уклоняться от рекомендованного генерального курса, чтобы в результате свести уклонения от намеченного пути к минимуму. При выборе цепи разводьев необходимо тщательно оценивать ледовую обстановку, учитывая косвенные признаки чистой воды и льда по зрительной оценке («водяное» и «ледовое» небо), чтобы не завести судно в «ледовый мешок» - разводья, из которых нет выхода. Перемычки между разводьями обычно форсируют под прямым углом в наиболее слабом и удобном для прохода месте.
При плавании в сплоченном льду (7-9 баллов), задача сводится к умению найти и использовать участки наиболее проходимого льда: небольшие разводья и пятна воды среди сплоченного льда, полосы сравнительно разреженного льда. Необходимо найти закономерность в расположении легкопроходимых участков, а если их не удается найти, то пробиваться от одного слабого участка к другому, придерживаясь генерального направления движения. Если же лед тянется на значительное расстояние, и при этом необходимость продолжать движение не диктуется обстоятельствами плавания, то следует лечь в дрейф и ожидать улучшения ледовой обстановки или форсировать льды с помощью ледокола.
Когда, следуя во льдах, судно по навигационным условиям может уклоняться от курса в обе стороны, такие уклонения рекомендуется в основном делать на ветер, так как при свежем и продолжительном ветре проходимость льдов там будет лучшей. При этом судно выходит из зоны1 опасных сжатий льдом в подветренном направлении к берегу или к каким либо навигационным опасностям. Уклоняться под ветер можно только в тех случаях, когда судоводитель знает, что в этом направлении есть значительный простор чистой воды или разреженного льда. В случае начала процесса торошения необходимо постараться вывести судно из льдов, что можно сделать в наветренном направлении или в сторону открытого моря. Если в такой обстановке движение судна невозможно, то выбрать безопасное место стоянки, лучше среди мелкобитого льда, и периодически работать машиной вперед и назад.
При плавании вблизи берегов часто используют прибрежные промоины, которые образуются в результате отхода льдов от побережья под действием ветров и течений. Существующие изгибы берега, острова, бухты могут служить защитой от натиска льдов со стороны моря. У побережья таяние льда и дальнейшие его разломы и разрежение происходит значительно раньше и интенсивнее, чем в открытом море, а отжимные ветры могут быстро очистить промоины ото льда. Поэтому плавание в береговых промоинах обычно возможно значительно раньше, чем вдали от берега. Однако плавание вблизи берега при наличии льда, плохой видимости и на малых глубинах требует усиленного внимания и большой осторожности. Плавание также становится опасным, когда прижимные ветры гонят лед к берегу, так как сжатие льдов в прибрежной полосе обычно сильнее сжатия в открытом море и судно может быть вытеснено льдом на мель. В качестве защиты от натиска льдов со стороны моря можно использовать стамухи - крупные ледовые торосистые образования, которые сидят на грунте на глубинах до 15-20 метров. Если нет возможности укрыться, судно должно стремиться уйти как можно дальше от берега в разреженный лед или на чистую воду, а при необходимости - попросить помощи ледокола.
Важнейшей задачей при плавании во льдах является выбор и поддержка оптимальной скорости движения судна. Ледовая паспортная скорость, определенная на полигонах, это скорость, которую судно способно развивать на разных режимах работы судовой энергетической установки (СЭУ) в типовых ледовых условиях. Максимальное значение паспортных ледовых скоростей ограничивается или мощностью СЭУ (достижимая скорость), или прочностью корпуса судна (допустимая скорость). Возможную безопасную скорость находят из сопоставления достижимой и допустимой скоростей (берут меньшее значение). Она характеризует максимальную скорость, которую судно может развивать в заданных ледовых условиях, не получая серьезных ледовых повреждений при случайных или предпринимаемых ударах об лед. Граница безопасной скорости зависит, с одной стороны, от конструкции, мощности и водоизмещения судна, а с другой стороны, от характера (сплоченности и толщины) преодолеваемого льда и условий видимости. Вопрос о границе безопасной ледовой скорости конкретого судна в конкретных природных условиях судоводители должны решать на основе опыта плавания во льдах. Если в сплоченном льду движение судна замедляется даже при увеличении частоты вращения движителей, то необходимо, не ожидая остановки судна, отойти назад.
Контроль местоположения и движения судна при плавании во льдах основывается на тех же принципах, что и каких-либо других условиях, однако при этом необходимо учитывать целый ряд специфических особенностей. Так, в высоких широтах, особенно при маневрировании, гироскопический и магнитный компасы работают ненадежно. С увеличением широты уменьшается направляющая сила чувствительного элемента, гирокомпас приближается к пределу рабочей зоны по широте. Инерционная погрешность гирокомпаса в средних широтах после одноразового маневрирования обычно не превышает 2-3° и ощущается на пределах до 40-50 мин. При плавании в высоких широтах, особенно на больших скоростях, инерционная погрешность может сохраняться до 1,5 ч после окончания маневра и достигать значительных величин. При маневрировании во льдах в широтах 70-80° возможно накопление инерционных погрешностей до 10-15° для обычных непериодических компасов.
Надежность работы магнитного компаса снижается в связи с малой величиной горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли, резкими сменами магнитного состояния судна, частыми магнитными бурями, которые вызываются большими величинами и неустойчивостью напряжённости магнитного поля Земли в этих местах и др. В широтах более 85° использование компасов становится невозможным.
Судно двигается во льду с переменными скоростями, причем судить о скорости судна во льду по частоте оборотов гребного винта невозможно. Также невозможно использовать какие-либо лаги со штевневым приемным устройством. Нестойко работают гидроакустические доплеровские лаги, особенно в сплоченном льду, при выползании корпусом на лед, при отработке заднего хода. Достаточно стабильно работает во льдах только модернизированный вариант лага НЭЛ-2 М.
Частые смены курсов и режимов работы СЭУ, случайные смены скорости судна во льдах предельно затрудняют ведение счисления координат судна. При наличии автосчислителя часто приходится вводить в него скорость судна вручную. Классическим методом является предложенное адмиралом С.О.Макаровым «пятиминутное счисление»: после окончания каждой пятой минуты фиксируют курс с точностью до ± 1" и скорость судна. Близкие по значению курсы (отклонение до 10-20°) и пройденные по ним расстояния осредняют, рассчитывают и прокладывают на карте генеральный курс и путь судна за час. С.О.Макаров подчеркивал, что «какие бы грубые приемы не были, со счислением все же лучше, чем без счисления и, войдя в лед, нужно заставлять себя вести пятиминутные записи, иначе можно абсолютно потерять уверенность в знании своего места».
Использование РЛС по методу привязки (параллельной индексации) позволяет существенно повысить точность судовождения. Имея начальную точку на карте и наблюдая по РЛС ориентир Р1 (айсберг, приметную льдину, торос и т.п.) наносят положение ориентира на карту и при любом маневрировании используют его для определения места судна в какой-либо момент времени. До исчезновения из вида ориентира Pj на карту наносят следующий ориентир Р2 и т.д. Следует, вместе с тем, принимать во внимание, что каждая дальнейшая привязка увеличивает СКП обсерваций, дополнительную погрешность вносит также неучтенный дрейф используемых ориентиров.
Необходимая частота навигационных определений места зависит от условий плавания. В прибрежном плавании необходимо определять место судна через 15-20 мин., а в сложной обстановке через 5-10 мин.
Возможным методом навигационных определений является радиолокационный метод, который позволяет определить место судна не отрываясь от наблюдений за окружающей обстановкой.
Однако из-за берегового припая льда, гряд торосов, которые располагаются у берегов и повторяют контур береговой черты, тяжело опознать береговые ориентиры. Возможны ошибки в опознании объектов, которые приводят к большим ошибкам в навигационных определениях места и, как следствие, к навигационным авариям. Поэтому на маяках и других ориентирах, используемых на ледовых трассах, устанавливают радиолокационные маяки-ответчики. Особенно тщательно необходимо контролировать местоположение и движение судна при плавании на малых глубинах в прибрежных промоинах.
Использование визуальных методов навигационных определений в полярных районах затруднено в связи с частыми туманами и ограниченной видимостью. Характерные черты берега обычно маскируются снегом и льдом. Создается ландшафт, монотонно однообразный на протяжении десятков и сотен миль. Снег покрывает сушу и покрытую льдом воду абсолютно одинаково, поэтому береговую линию тяжело различить. Нередко небо, сушу, горизонт и все объекты невозможно отличить один от другого вследствие особого полярного явления - «выбеливания». Другое атмосферное явление в полярных районах - «многократное зеркальное отражение» - вызывает настолько большие искажения, что горизонт и все объекты (в том числе и на побережье) представляются значительно смещенными, так что судовождение с использованием береговых ориентиров вообще становится опасным. Кроме того, визуальные навигационные определения требуют выхода судоводителя на открытое крыло мостика для работы с пеленгатором, что в условиях низкой температуры, воздуха и сильного ветра также довольно затруднено.
При ледовом плавании широко используют радионавигационные методы с учетом технических характеристик и ограничений РНС. Появление спутниковых навигационных систем на средневысоких орбитах позволило для высоких широт решить целый ряд навигационных задач: постоянный контроль местоположения судна, курсоу-казание, скорость движения, смещение относительно заданного пути, определение пройденного расстояния, расстояние до места назначения и др. Прокладку ведут на путевых навигационных картах в нормальной проекции Меркатора, а в широтах более 80° в поперечной проекции Меркатора или в стереографической проекции.
Подробно тактику ледового плавания и плавания судна во льдах под проводкой ледокола рассматривают в специальных руководствах.
В закрытых морях средних широт, например, в Азовском море для Украины, лед несравненно тоньше, чем в полярных районах, и более ровный, хотя и здесь можно встретить утолщения и торосы. Поэтому в таких районах судно часто имеет возможность продвигаться к пункту назначения более менее определенным курсом, разрезая лед своим корпусом. Так, например, тонкий лед толщиной в 20-30 см для обычного морского судна опасности не представляет, а только снижает его скорость. Но среди тонкого льда часто могут попадаться льдины, или их нагромождения, которые представляют серьезную опасность для судна. Вместе с тем, серьезную опасность в таких районах представляет перемещение всей массы льда. Это происходит от того, что в море ледяной покров не является непрерывным от берега до берега, и это позволяет ему перемещаться под действием ветра или течения. Даже если мороз охватывает всю свободную воду, то все-таки местами образуется более тонкий лед, который под натиском более толстого льда с наветренной стороны не выдерживает, ломается и дает свободу перемещения всей наветренной массе льда.
Многолетние наблюдения подтверждают, что перемещение льда большими массами - явление рядовое. Судно же, застрявшее в ледовой массе, которая перемещается таким образом, может оказаться в большой опасности быть выжатым на рифы или мели.
Действие силы ветра на ледовую поверхность оценить довольно трудно и ещё до конца не изучено. Для практических расчетов можно воспользоваться допуском, что при средней сплоченности покрова скорость дрейфа льда пропорциональна скорости ветра, а направление дрейфа льда при отсутствии препятствий, обусловленных близостью берегов и другими причинами, отклоняется от направления ветра приблизительно на 40° вправо в северном и влево в южном полушарии.
При плавании во льдах нужно вести тщательный учет течений, особенно приливо-отливных, которые имеют закономерный характер и влияют на сжатие и разрежение льда. Действительно, подобно самим приливно-отливным явлениям, приливно-отлив-ные разрежения и сжатия льда правильно чередуются и, в связи с этим, существует понятие «ледового часа» подобно «прикладному часу», под которым понимают средний промежуток времени между моментом кульминации Луны и ближайшим дальнейшим сжатием льда в данном месте моря.