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破冰船
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
開辟航道用船
破冰船是用于破碎水面冰層，開辟航道，保障艦船進(jìn)出冰封港口、錨地，或引導(dǎo)艦船在冰區(qū)航行的勤務(wù)船。分為江河、湖泊、港灣或海洋破冰船。船身短而寬，長寬比值小，底部首尾上翹，首柱尖削前傾，總體強(qiáng)度高，首尾和水線區(qū)用厚鋼板和密骨架加強(qiáng)。推進(jìn)系統(tǒng)多采用雙軸和雙軸以上多螺旋槳裝置，以柴油機(jī)為原動(dòng)力的動(dòng)力推進(jìn)。螺旋槳和舵有防護(hù)和加強(qiáng)。破冰時(shí)，首部壓擠冰層在行進(jìn)中連續(xù)破冰或反復(fù)突進(jìn)破冰。
基本信息
| 中文名 | 破冰船 |
| 用途 | 破碎水面冰層，開辟航道 |
| 分類 | 江河、湖泊、港灣或海洋破冰船 |
| 外形特點(diǎn) | 船身短而寬，長寬比值小 |
| 船只類型 | |
| 首艘 | 葉爾馬克 |
| 動(dòng)力 | 柴油機(jī)、核動(dòng)力 |
收起
歷史變革
芬蘭Taymyr級(jí)大型核動(dòng)力破冰船
1912年，中國首次建造了“通凌”號(hào)破冰船和“開凌”號(hào)破冰船，排水量均為410噸，功率為688馬力。隨著南北極考察事業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代破冰船已成為極地考察的重要裝備，除用于破冰外，還兼負(fù)運(yùn)輸和海洋考察等任務(wù)。這類破冰船的航程遠(yuǎn)，破冰進(jìn)展慢，燃料消耗大。采用核動(dòng)力推進(jìn)裝置，能適應(yīng)其特殊需要，但造價(jià)昂貴。
1957年，蘇聯(lián)建造的“列寧”號(hào)破冰船，是世界上第一艘核動(dòng)力破冰船。
中國海域曾經(jīng)出現(xiàn)過多次嚴(yán)重的冰情，1936、1947、1969年是最嚴(yán)重的三次，其中1969年最為嚴(yán)重。
1969年2——3月渤海出現(xiàn)了最大的冰封，盛冰期比常年推遲1個(gè)月，渤海灣的冰期達(dá)到4個(gè)月，冰封嚴(yán)重時(shí)，冰外緣線距渤海海峽僅35海里，整個(gè)渤海幾乎全部被海冰所覆蓋，冰封狀態(tài)維持長達(dá)40-50天之久，小型冰丘堆積高達(dá)5米，123條各型船只被困，7條船只進(jìn)水；海井2號(hào)平臺(tái)被流冰推倒，損失嚴(yán)重。
該情況引起了國務(wù)院的高度重視，周恩來指示破冰，空軍進(jìn)行了轟炸破冰，同時(shí)指示海軍建造破冰船，海軍在100天內(nèi)相繼完成了海冰722、721（上海造船廠建造，1969年12月26日下水）的建造，并于1970年起對渤海及黃海北部海冰冰情進(jìn)行了連續(xù)調(diào)查，航測及岸邊定點(diǎn)測量由國家海洋局負(fù)責(zé)，海上調(diào)查由海軍負(fù)責(zé)，雙方配合進(jìn)行。
1989年起海軍獨(dú)立執(zhí)行海冰調(diào)查任務(wù)。海冰調(diào)查的目的在于獲取冬季海上冰情、水文、氣象資料，為防凍破冰、減災(zāi)防災(zāi)、保障艦艇冬季海上航行安全和海洋開發(fā)、支援地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，進(jìn)行海冰生消規(guī)律和理化性質(zhì)研究，為海上冰情預(yù)報(bào)工作提供實(shí)況依據(jù)。
中國自主建造第一艘極地科學(xué)考察破冰船
中國即將自主建造第一艘極地科學(xué)考察破冰船，這艘破冰船今后將與“雪龍”號(hào)極地科學(xué)考察船結(jié)伴進(jìn)行南北極多學(xué)科綜合考察。國家海洋局將面向社會(huì)為這艘極地科學(xué)考察破冰船公開征名。
以下為該船簡介：
新船的運(yùn)行管理單位：
中國極地研究中心
新船的主要用途：
新建船舶為極地科學(xué)考察破冰船，將配備國際先進(jìn)的調(diào)查設(shè)備，裝備船載直升機(jī)。滿足無限航區(qū)和南北兩極海域要求，成為具有全球航行能力的“綠色”極地科學(xué)考察破冰船。
在綜合環(huán)境調(diào)查方面具備與氣候變化密切相關(guān)的主要海洋和大氣綜合觀測取樣能力，能夠成為極地海洋基礎(chǔ)研究綜合調(diào)查觀測平臺(tái)；在海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查方面具備在極地海區(qū)季節(jié)性地開展海洋地質(zhì)、海洋重力、磁力和地震的調(diào)查作業(yè)能力，能夠成為極地海底科學(xué)調(diào)查研究的工作平臺(tái)；在海洋生物、生態(tài)調(diào)查方面，具備海洋生物、生態(tài)調(diào)查和評(píng)估的手段，能夠成為極地海洋生物儲(chǔ)量調(diào)查的基本平臺(tái)。能夠承擔(dān)部分南極考察站物資運(yùn)輸任務(wù)。
噸位：
輕載排水量8000噸級(jí)，續(xù)航力20000海里，自持力60天。
航速：
破冰能力：
破冰厚度不低于1.5m加0.2m雪，連續(xù)破冰速度2——3節(jié)。在冰區(qū)中航行時(shí)可在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)向并具有良好的操縱性。
耐波性：
配備主動(dòng)式減搖系統(tǒng)，提高船的耐波性，有效減少波浪對船舶的影響。
適居性：
具備公共生活區(qū)、休閑區(qū)和學(xué)術(shù)交流場所。
主要能力：
具備在全球各大洋區(qū)進(jìn)行大范圍水深內(nèi)的海洋水文、物理、地質(zhì)、生物、化學(xué)、聲學(xué)、大氣等綜合要素的立體、實(shí)時(shí)、同步探測、分析和處理能力，以及?；鶖?shù)據(jù)系統(tǒng)集成和信息傳輸能力。具備考察數(shù)據(jù)采集、樣品的保真取樣和現(xiàn)場分析能力和與陸基實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合處理能力，具有裝備無人纜控深潛器(ROV)、無人遙控深潛器(AUV)和水下探測系統(tǒng)的支撐平臺(tái)，以滿足環(huán)境、海洋地球物理、海洋生態(tài)綜合調(diào)查的需求。
具備一定的考察站后勤物資運(yùn)輸能力。
新船建成后，將會(huì)與現(xiàn)有的“雪龍”號(hào)船一起，編隊(duì)赴南北極進(jìn)行科學(xué)考察和后勤補(bǔ)給。
核動(dòng)力破冰船
破冰船
構(gòu)造特征
日本白瀨號(hào)（AGB-5002）破冰船
破冰船一般常用兩種破冰方法，當(dāng)冰層不超過1.5米厚時(shí)，多采用“連續(xù)式”破冰法。主要靠螺旋槳的力量和船頭把冰層劈開撞碎，每小時(shí)能在冰海航行9.2千米。如果冰層較厚，則采用“沖撞式”破冰法。沖撞破冰船船頭部位吃水淺，會(huì)輕而易舉地沖到冰面上去，船體就會(huì)把下面厚厚的冰層壓為碎塊。然后破冰船倒退一段距離，再開足馬力沖上前面的冰層，把船下的冰層壓碎。如此反復(fù)，就開出了新的航道。用燃料油為動(dòng)力的破冰船，多采用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳（組合機(jī)組驅(qū)動(dòng)），驅(qū)動(dòng)功率可達(dá)上百萬瓦，可以滿足較長時(shí)間破冰航行的需要。
1957年，前蘇聯(lián)制造出第一艘核動(dòng)力破冰船——“列寧”號(hào)。它的動(dòng)力心臟是壓水式核反應(yīng)堆，高壓蒸汽
推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)螺旋槳推動(dòng)航船。如果核動(dòng)力破冰船帶上10千克鈾，就相當(dāng)于帶上25000噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可以在遠(yuǎn)離港口的冰封海域里常年作業(yè)。破冰船裝有2——4只螺旋槳。
破薄冰的船在船尾和靠近船頭的側(cè)位，分別各裝兩只螺旋槳，船頭螺旋槳從冰下將水抽出，削弱冰層的支托并使其成為片狀裂開。船在后兩只螺旋槳的推動(dòng)下前進(jìn)。破厚冰的破冰船，為使船可以沖到?jīng)_層上面，多在船尾兩側(cè)對稱地裝兩只螺旋槳。
由于很多海域在冬季都會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，所以很多國家都有破冰船，一些靠近北極的國家還擁有專門的北極破冰船。俄羅斯擁有7到8艘核動(dòng)力極地破冰船，可執(zhí)行任務(wù)的有6艘。美國海岸警衛(wèi)隊(duì)的中型極地破冰船隊(duì)主要有3艘船組成，其中，“希利”號(hào)號(hào)稱美國時(shí)下最新、最強(qiáng)的破冰船。此外，英國、挪威、加拿大、日本、芬蘭等國也擁有自己的破冰船。中國的“雪龍?zhí)枴币彩菢O地破冰船。
一般對付半米以下的冰用那種方法，當(dāng)遇到更厚的冰塊時(shí)，就要用船的撞擊作用來制服它。這時(shí)候破冰船就
向后退，然后用自己的全部質(zhì)量向冰塊猛撞上去。這時(shí)候起作用的已經(jīng)不是重力，而是運(yùn)動(dòng)著的輪船的動(dòng)能；船好像變成了一個(gè)速度不大但是質(zhì)量極大的炮彈，變成了一個(gè)撞錘。
幾米高的冰山，破冰船就得用它堅(jiān)固的船首猛烈撞擊幾次，才能把它們撞碎。所以破冰船都是用很厚的鋼板做的，很結(jié)實(shí)的。
工作原理
它是不是用自己的船首部分的壓力不斷地切開冰的呢？你如果那樣想的話，就大錯(cuò)特錯(cuò)了，那是切冰船的工作原理，一般只能切碎較薄的冰。真正的破冰船是靠重力來破冰的。在它的船艏和船尾各有一個(gè)或數(shù)個(gè)壓水艙，破冰的時(shí)候，先把前柜排空，后柜灌滿海水，前面會(huì)翹起，開大馬力沖上冰面，然后排空后柜灌滿前柜，靠重量壓碎冰面-----左右太窄就輪番灌排左右水柜，讓艦身搖晃，把冰面碰碎。
破冰船的工作是用相同的物理現(xiàn)象做基礎(chǔ)的：露在水面上的那一部分船身，因?yàn)樗闹亓繘]有水的浮力作用把它抵消掉，所以仍舊有它原來的“陸上”重量。你不要以為破冰船在行駛的時(shí)候是用自己的船首部分的壓力不斷地切開冰的。破冰船不是這樣工作的，這樣工作的是切冰船，例如像在三十年代著名的“里特克”號(hào)。這種工作方法只能用來對付比較薄的冰。
真正的海洋破冰船是用另外一種方法工作的。破冰船上的強(qiáng)大的機(jī)器在開動(dòng)的時(shí)候，能把自己的船首移到冰面上去，它的船首的水下部分就是因?yàn)檫@個(gè)緣故造得非常斜。船首出現(xiàn)在水面上的時(shí)候，就恢復(fù)了自己的全部重量，而這個(gè)極大的重量就能把冰壓碎。為了加強(qiáng)作用力，有時(shí)候在船首的貯水艙里，還要盛滿水“液體壓艙物”。
在冰塊的厚度不超過半米的時(shí)候，破冰船就是這樣工作的。遇到更厚的冰塊，就要用船的撞擊作用來制服它。這時(shí)候破冰船就向后退，然后用自己的全部質(zhì)量向冰塊猛撞上去。這時(shí)候起作用的已經(jīng)不是重量，而是運(yùn)動(dòng)著的輪船的動(dòng)能；船好象變成了一個(gè)速度不大但是質(zhì)量極大的炮彈，變成了一個(gè)撞錘。
船舷與豎直面之間的夾角太小
但這里還有一個(gè)值得關(guān)注的問題。船舷與豎直線是有一定的夾角的，但是，有些船的下部是很直的，甚至有些船的下部有些地方是往里凹的，就像集裝箱船。那么為什么破冰船會(huì)有那樣的構(gòu)造呢？
這里就要說到一個(gè)問題。眾所周知，冰面是很滑的，那么當(dāng)破冰船在有冰的海面上行走的時(shí)候，船體與冰面的摩擦系數(shù)是多少呢？想想冬天在有冰的路面走路的時(shí)候情景。
但是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，船體的鋼板與冰面的摩擦并沒有想象中的小，并且有些船因此而到了船毀人亡的境地。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，冰面與新船的鋼殼之間的摩擦系數(shù)達(dá)到了0.2，因此這就導(dǎo)致了一個(gè)問題，如果船舷與豎直面之間的夾角太小的話，冰就會(huì)把船給壓壞了。
冰對船的壓力
冰對船的壓力分為兩個(gè)力，垂直于船舷的力R和相切于船舷的力F，P和R之間的夾角等于船舷對豎直線的傾斜角，冰對船弦的摩擦力Q等于力R乘以摩擦系數(shù)，，即Q=0.2R。
如果Q比F小，力F就把壓在船身上的冰推到水里去，這時(shí)，并就沿著船舷滑動(dòng)，并不損壞船；如果Q比F大，摩擦力就妨礙著冰塊的滑動(dòng)，使冰塊長時(shí)間壓在船舷上，就要把船舷壓壞。
船舷對豎直線的傾角
那么怎么算船舷對豎直線的傾角呢？很簡單，我們有從三角函數(shù)表里可以查出，正切函數(shù)是0.2的角是11°。這就是說，在α>11°的時(shí)候，Q
這就是為什么破冰船不能設(shè)計(jì)成集裝箱船那樣的樣子。下面讓我們看一下船員描述的船因?yàn)闆]有注意到上面那點(diǎn)的后果。
上陣救災(zāi)
破冰船
海冰災(zāi)害
海冰素有“白色殺手”之稱，與海嘯、風(fēng)暴潮、災(zāi)害海浪和赤潮并稱為海洋5種主要災(zāi)害。1月3日以來，山東省出現(xiàn)了1967年以來最大的持續(xù)寒冷冰凍天氣，各海區(qū)相繼出現(xiàn)不同程度的冰凍現(xiàn)象，特別是渤海地區(qū)連續(xù)多日的超低氣溫導(dǎo)致大范圍封凍，冰層持續(xù)加厚，多數(shù)地區(qū)平均厚度達(dá)25厘米，個(gè)別入海河口區(qū)域形成冰丘，堆積高度達(dá)1.2米。
積9441平方公里，占渤海灣59%。萊州灣海冰覆蓋面積4052平方公里，占海區(qū)面積43%。預(yù)計(jì)渤海、黃海冰情還將繼續(xù)發(fā)展，到2月上旬可能達(dá)到今年最重程度。這次海冰災(zāi)害持續(xù)時(shí)間之長、范圍之廣、冰層之厚，是山東省40年來最嚴(yán)重的一次。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至21日，山東省因海冰災(zāi)害受災(zāi)人口達(dá)9.5萬人。
救助被困船只
1月14日至18日，在渤海沿岸可以看到，一片片的商船和漁船被冰封在海上，如赤壁聯(lián)營，蔚為壯觀。
“從來沒有見過這么嚴(yán)重的冰情，聽村里老人說好幾十年都沒見過來得這么早，這么多的海冰了。”膠州市營海辦事處東營村漁民邱光元說，“有200多艘漁船都凍在我們村碼頭?！?/span>
海冰災(zāi)害對中國的交通運(yùn)輸特別是北煤南運(yùn)、漁業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)、海上油田作業(yè)及黃渤海沿岸和島嶼的群眾生活都造成了嚴(yán)重影響。濰坊森達(dá)美港有限公司副總經(jīng)理劉廷恒說：“3日來港口斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)結(jié)冰，十多天就有100多艘貨船未能正常靠岸，貨物總噸位達(dá)35萬噸，現(xiàn)仍有30多艘船不能靠岸?！?/span>
2016年6月22日下午，中國海軍第74次冰情調(diào)查任務(wù)誓師動(dòng)員大會(huì)在秦皇島某碼頭舉行。23日，中國海軍冰情調(diào)查隊(duì)的官兵搭乘“海冰721號(hào)”破冰船起航，環(huán)黃渤海展開冰情調(diào)查和救援行動(dòng)。
中國海軍冰情調(diào)查任務(wù)海上指揮員李慶明說：“這次冰情調(diào)查歷時(shí)一周，總航程900余海里，主要任務(wù)有兩項(xiàng)，一是擔(dān)負(fù)環(huán)渤海和黃海北部海域冰情調(diào)查任務(wù)，二是擔(dān)負(fù)海上應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)。”
救助被海冰圍困的船只，進(jìn)行破冰通常有三種方法。一是頂撞法，就是以破冰船前進(jìn)的動(dòng)力，由船體擠碎冰層；二是沖撞法，先進(jìn)行倒車，后退幾米，然后雙車全速前進(jìn)，撞碎冰層；三是堆積水破冰法，就是先將船體內(nèi)的水抽到后艙，接著把抬起的船頭開到冰面上，然后又將后艙的水抽到前艙，借助水的重量壓碎冰層。
核動(dòng)力破冰船
俄羅斯已經(jīng)推出世界上最大核動(dòng)力破冰船的船體Arktika。它將成為最強(qiáng)大的雙核反應(yīng)堆破冰船，并將加入
Rosatomflot艦隊(duì)來幫助維護(hù)國家防御并航行于北極。這艘巨大船只是斥資19億美元的22220項(xiàng)目的一部分，當(dāng)完成后，它將能夠處理近150噸的海水。該船于星期四在圣彼得堡波羅的海造船廠隆重推出，是俄羅斯22220項(xiàng)目的領(lǐng)頭船。距2013年11月Arktika龍骨的鋪設(shè)已有近三年，龍骨為船體提供了結(jié)構(gòu)支撐。
破冰船
俄羅斯巨大的破冰船有586英尺長，100多英尺寬，并將能夠打破高達(dá)10英尺厚、13英尺深的冰。俄羅斯聯(lián)邦原子能機(jī)構(gòu)首席Sergey Kiriyenko表示，從任何意義上來說，Arktika的推出都是成功的。可以說，到2017年底，該破冰船將加入Rosatomflot。這將為維護(hù)俄羅斯國家防御以及北極的全年通航開辟新的機(jī)遇，還能確保對俄羅斯和整個(gè)世界都是至關(guān)重要的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
Arktika將配備有兩個(gè)蒸餾水器，每個(gè)蒸餾水器能夠處理70公噸和轉(zhuǎn)移33540公噸的水。據(jù)俄羅斯媒體消息，該船具有“可變浮力特征”來幫助船只護(hù)送隊(duì)穿越冰凍的水域。到目前為止，波羅的海工廠已經(jīng)組裝了10000公噸的金屬結(jié)構(gòu)，建筑工人已經(jīng)開始為Arktika組裝上層建筑、以及組裝Sibir的部件和該系列中的第二艘船。
很快，該小組將為Ural組裝前三個(gè)框架部分。Arktika有兩個(gè) RITM-200核動(dòng)力反應(yīng)堆，這些將于6月份從波多利斯克帶來現(xiàn)場。根據(jù)Sputnik，前兩艘船將于2019年12月及2020年12月投入服務(wù)。聯(lián)邦議會(huì)議長Valentina Matviyenko、原子能公司負(fù)責(zé)人Sergey Kiriyenko、聯(lián)邦委員會(huì)成員、國家極地學(xué)院院長Artur Chilingarov以及聯(lián)合造船公司總裁Aleksey Rakhmanov出席了船體啟動(dòng)儀式。
參考資料
[1]
世界第一艘核動(dòng)力破冰船“列寧”號(hào)退役(圖)[引用日期2020-03-19]
[2]
俄羅斯推出世界上最大的核動(dòng)力破冰船[引用日期2020-03-19]
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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