Описание аппарата из книги Ф. Нансена «Фрам в полярном море» (Нансен Фритьоф. Собрание сочинений т. 3: Фрам в полярном море Ч.2 Ленинград, Главсевморпути, 1940. - 480 с.):
«Аппарат состоял из котелка для варки пищи и двух котлов для таяния льда или снега. Устройство его было следующее: котелок для варки пищи помещался в самом центре, и его окружал кольцеобразный котел для льда или снега; на этот котел ставился второй, более плоский, для той же цели, и все вместе накрывалось колпаком или кожухом. Для согревания служил примус, помещавшийся под котелком для варки. Все продукты сгорания проходили сначала кверху в промежутки между котлами, а затем шли вниз между кольцеобразными котлами и кожухом, отдавая по пути почти весь свой жар этим котлам. Неоднократные испытания этого аппарата в лаборатории профессора Торупа показали, что при обычных условиях аппарат использует 90-93% того количества тепла, которое в состоянии развить сгорающий в примусе керосин. Лучших результатов, мне кажется, трудно достигнуть.
Котлы аппарата были сделаны из нейзильбера, а колпак и другие части из алюминия. Вместе с двумя алюминиевыми кружками, двумя ложками и черпаком весь аппарат весил 4 кило; примус же 0,8 кило.
В качестве горючего я выбрал в этот раз американский первосортный керосин «Снежинку». Обычно в санных экспедициях употребляется спирт, имеющий вообще ряд преимуществ; прежде всего, он быстро разгорается. Однако несомненный и существенный недостаток его тот, что развиваемое им тепло далеко не соответствует весу сгорающего продукта; керосин, почти полного сгорания которого мы добились в нашем аппарате, оказывался куда выгоднее, и никаких осложнений в пользовании при столь низкой температуре у нас не было».
Фактический расход топлива в аппарате возможно посчитать только грубо. Периодически это кто-нибудь пытается сделать, теперь моя очередь )) В свою очередь, мне это нужно для сравнительного анализа и доработок своих горелок.
При расчетах обычно принимаются данные из книги Ф. Нансена «Фрам в полярном море» (Нансен Фритьоф. Собрание сочинений т. 3: Фрам в полярном море Ч.2 Ленинград, Главсевморпути, 1940. - 480 с.), либо из Бермана (Берман A., Путешествия на лыжах, M.: изд. «Физкультура и спорт», 1968. — 128 c.) со ссылкой на ту же самую книгу Нансена.
В источниках приводится расчетное количество 20 литров, на 120 дней и на двух участников.
Тогда у нас получается 167 мл керосина в день, или 140 грамм в день (70 гр в день на одного), исходя из расчетной плотности 0,84 гр/мл.
Однако у Нансена есть определенное расхождение данных. В разделе про снаряжение он действительно пишет, что взял «около 20 литров керосина» и им его хватило на 120 дней. Но при чтении дневника путешествия видно, что через 100 дней путешествия экспедиция благополучно утопила свою керосиновую кухню. Кстати, что совсем не помешало им спустя несколько дней взорвать свою палатку - уже самодельной жировой плиткой.
К моменту утопления кухни керосин у них подходил к концу, и они, судя по всему, уже пытались его экономить. Если предположить, что к тому времени они сожгли 18,5 литров керосина, тогда у нас получится средний расход примерно 155 грамм в день. При этом только в самом конце путешествия примуса им удалось разово готовить еду на воде – все остальное время они топили снег.
Для облегчения понимания предмета: теплота сгорания у керосина с бензином фактически аналогична (у спирта в полтора раза меньше – и поэтому Нансен его забраковал), т.е., для сравнения расходов необходимо рассматривать именно расход в граммах.
Опять же, для сравнения, в своих походах (одиночных) я рассчитываю запас жидкого топлива исходя из:
- межсезонье 60 гр/день;
- мягкая зима 72 гр/день
- холодная зима 84 гр/день.
Цифры справедливы для двухразовой горячей готовки в день. При этом Полярный Урал в марте-апреле у меня относится к категории «мягкая зима», а Кодар в феврале-марте к категории «холодная зима».
Тщательно подсчитанный фактический расход топлива на Полярном Урале в 2021 году у меня составил 70,1 грамма в день, что полностью совпало с моей давней расчетной схемой для зимних соло.
Есть два момента. Первый – даже в условиях Кодара средние температуры все равно теплее, чем были у Нансена в первый месяц его путешествия. По опыту – при температурах ниже -35 расход топлива возрастает очень сильно, так как потери тепла от котла (или, точнее, от системы «котел-горелка») в стороны становятся так же велики.
Второй, куда более важный, момент заключается в количестве кипятка, который мы производим жидкотопливной кухней.
На Полярном Урале при среднем расходе 70,1 грамма в день я готовил в среднем 2,2 литра кипятка в день. Это совсем небольшое количество, и когда спустя 20 дней я вышел с маршрута, у меня наблюдалось легкое обезвоживание. При маршрутах свыше месяца количество потребляемой жидкости априори в схожих условиях должно составлять от 2,6…2,8 литра в день.
При этом у меня небольшой собственный вес (66…68 кг) и рацион питания в 450 гр/день.
Количество же необходимой воды у нас имеет прямую зависимость от калорийности рациона – чем выше калорийность (и масса пайка), тем больше организму требуется воды для усвоения пищи. Так же имеется зависимость и от массы тела.
Рацион Нансена превосходил мой почти в три раза по калорийности. Вес самого Нансена при отправлении с "Фрама" к Северному полюсу составлял 82 кг, Юхансена 69 кг.
Нансен писал, что к их удивлению они смогли справиться с синдромом «арктической жажды», так как их кухонный аппарат производил достаточное количество воды. Думаю, что за нижний предел среднего дневного объема воды на двоих при их рационе можно считать цифру в семь литров (3,5 литра на каждого).
Таким образом, при наших грубых расчетах, кухня Нансена тратила в среднем 22 грамма топлива на литр кипятка. В моем случае на Полярном горелка тратила 32 грамма топлива на литр (при более мягких условиях работы), и расходует порядка 38 грамм на литр в более холодных условиях. При этом экономия топлива на втором участнике (эффективнее топить снег на двоих, чем на одного) при жестких температурных условиях не превышает даже в идеале 20% - что составляет, в свою очередь, 30,5 грамм на литр.
При этом в расчетах мы не учитываем, что Нансен и Юхансен часть приготовлений пищи не заваривали ее кипятком, а проваривали – что было связано со свойствами концентратов того времени.
Но в любом случае с семи литров кипятка экономия топлива в теплосберегающей системе составляет порядка 58 грамм в день (против системы с обычным котлом), или 5,8 кг топлива на сто дней.
В целом, становится понятным, почему схожие самодельные системы для длительных полярных путешествий все еще в ходу – если мы говорим именно о полностью автономных походах, а не об экспедициях с внешним обеспечением (как у Н. Уэмура при путешествиях к Северному полюсу и через Гренландию; или у части экспедиций Шпаро).
Что же касается сравнительно высокой массы котла у Нансена, то в принципе его можно было сделать легче. Но тогда возрос бы и риск его прогорания при топке снега в условиях столь длительного похода.
