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破冰船
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項
開(kāi)辟航道用船
破冰船是用于破碎水面冰層，開(kāi)辟航道，保障艦船進(jìn)出冰封港口、錨地，或引導艦船在冰區航行的勤務(wù)船。分為江河、湖泊、港灣或海洋破冰船。船身短而寬，長(cháng)寬比值小，底部首尾上翹，首柱尖削前傾，總體強度高，首尾和水線(xiàn)區用厚鋼板和密骨架加強。推進(jìn)系統多采用雙軸和雙軸以上多螺旋槳裝置，以柴油機為原動(dòng)力的動(dòng)力推進(jìn)。螺旋槳和舵有防護和加強。破冰時(shí)，首部壓擠冰層在行進(jìn)中連續破冰或反復突進(jìn)破冰。
基本信息
| 中文名 | 破冰船 |
| 用途 | 破碎水面冰層，開(kāi)辟航道 |
| 分類(lèi) | 江河、湖泊、港灣或海洋破冰船 |
| 外形特點(diǎn) | 船身短而寬，長(cháng)寬比值小 |
| 船只類(lèi)型 | |
| 首艘 | 葉爾馬克 |
| 動(dòng)力 | 柴油機、核動(dòng)力 |
收起
歷史變革
芬蘭Taymyr級大型核動(dòng)力破冰船
1912年，中國首次建造了“通凌”號破冰船和“開(kāi)凌”號破冰船，排水量均為410噸，功率為688馬力。隨著(zhù)南北極考察事業(yè)的發(fā)展，現代破冰船已成為極地考察的重要裝備，除用于破冰外，還兼負運輸和海洋考察等任務(wù)。這類(lèi)破冰船的航程遠，破冰進(jìn)展慢，燃料消耗大。采用核動(dòng)力推進(jìn)裝置，能適應其特殊需要，但造價(jià)昂貴。
1957年，蘇聯(lián)建造的“列寧”號破冰船，是世界上第一艘核動(dòng)力破冰船。
中國海域曾經(jīng)出現過(guò)多次嚴重的冰情，1936、1947、1969年是最嚴重的三次，其中1969年最為嚴重。
1969年2——3月渤海出現了最大的冰封，盛冰期比常年推遲1個(gè)月，渤海灣的冰期達到4個(gè)月，冰封嚴重時(shí)，冰外緣線(xiàn)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(cháng)達40-50天之久，小型冰丘堆積高達5米，123條各型船只被困，7條船只進(jìn)水；海井2號平臺被流冰推倒，損失嚴重。
該情況引起了國務(wù)院的高度重視，周恩來(lái)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天內相繼完成了海冰722、721（上海造船廠(chǎng)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)行了連續調查，航測及岸邊定點(diǎn)測量由國家海洋局負責，海上調查由海軍負責，雙方配合進(jìn)行。
1989年起海軍獨立執行海冰調查任務(wù)。海冰調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、減災防災、保障艦艇冬季海上航行安全和海洋開(kāi)發(fā)、支援地方經(jīng)濟建設，進(jìn)行海冰生消規律和理化性質(zhì)研究，為海上冰情預報工作提供實(shí)況依據。
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”號極地科學(xué)考察船結伴進(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(kāi)征名。
以下為該船簡(jiǎn)介：
新船的運行管理單位：
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)的調查設備，裝備船載直升機。滿(mǎn)足無(wú)限航區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(guān)測取樣能力，能夠成為極地海洋基礎研究綜合調查觀(guān)測平臺；在海洋地質(zhì)地球物理調查方面具備在極地海區季節性地開(kāi)展海洋地質(zhì)、海洋重力、磁力和地震的調查作業(yè)能力，能夠成為極地海底科學(xué)調查研究的工作平臺；在海洋生物、生態(tài)調查方面，具備海洋生物、生態(tài)調查和評估的手段，能夠成為極地海洋生物儲量調查的基本平臺。能夠承擔部分南極考察站物資運輸任務(wù)。
噸位：
輕載排水量8000噸級，續航力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，連續破冰速度2——3節。在冰區中航行時(shí)可在較短時(shí)間內進(jìn)行轉向并具有良好的操縱性。
耐波性：
配備主動(dòng)式減搖系統，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、休閑區和學(xué)術(shù)交流場(chǎng)所。
主要能力：
具備在全球各大洋區進(jìn)行大范圍水深內的海洋水文、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，以及海基數據系統集成和信息傳輸能力。具備考察數據采集、樣品的保真取樣和現場(chǎng)分析能力和與陸基實(shí)驗室的聯(lián)合處理能力，具有裝備無(wú)人纜控深潛器(ROV)、無(wú)人遙控深潛器(AUV)和水下探測系統的支撐平臺，以滿(mǎn)足環(huán)境、海洋地球物理、海洋生態(tài)綜合調查的需求。
具備一定的考察站后勤物資運輸能力。
新船建成后，將會(huì )與現有的“雪龍”號船一起，編隊赴南北極進(jìn)行科學(xué)考察和后勤補給。
核動(dòng)力破冰船
破冰船
構造特征
日本白瀨號（AGB-5002）破冰船
破冰船一般常用兩種破冰方法，當冰層不超過(guò)1.5米厚時(shí)，多采用“連續式”破冰法。主要靠螺旋槳的力量和船頭把冰層劈開(kāi)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(kāi)足馬力沖上前面的冰層，把船下的冰層壓碎。如此反復，就開(kāi)出了新的航道。用燃料油為動(dòng)力的破冰船，多采用柴油機帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機發(fā)電，電動(dòng)機驅動(dòng)螺旋槳（組合機組驅動(dòng)），驅動(dòng)功率可達上百萬(wàn)瓦，可以滿(mǎn)足較長(cháng)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。它的動(dòng)力心臟是壓水式核反應堆，高壓蒸汽
推動(dòng)汽輪機，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，就相當于帶上25000噸標準煤，可以在遠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(kāi)。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，多在船尾兩側對稱(chēng)地裝兩只螺旋槳。
由于很多海域在冬季都會(huì )出現結冰的現象，所以很多國家都有破冰船，一些靠近北極的國家還擁有專(zhuān)門(mén)的北極破冰船。俄羅斯擁有7到8艘核動(dòng)力極地破冰船，可執行任務(wù)的有6艘。美國海岸警衛隊的中型極地破冰船隊主要有3艘船組成，其中，“希利”號號稱(chēng)美國時(shí)下最新、最強的破冰船。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“雪龍號”也是極地破冰船。
一般對付半米以下的冰用那種方法，當遇到更厚的冰塊時(shí)，就要用船的撞擊作用來(lái)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，而是運動(dòng)著(zhù)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(kāi)冰的呢？你如果那樣想的話(huà)，就大錯特錯了，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(lái)破冰的。在它的船艏和船尾各有一個(gè)或數個(gè)壓水艙，破冰的時(shí)候，先把前柜排空，后柜灌滿(mǎn)海水，前面會(huì )翹起，開(kāi)大馬力沖上冰面，然后排空后柜灌滿(mǎn)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?yè)u晃，把冰面碰碎。
破冰船的工作是用相同的物理現象做基礎的：露在水面上的那一部分船身，因為它的重量沒(méi)有水的浮力作用把它抵消掉，所以仍舊有它原來(lái)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(kāi)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(zhù)名的“里特克”號。這種工作方法只能用來(lái)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。破冰船上的強大的機器在開(kāi)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為這個(gè)緣故造得非常斜。船首出現在水面上的時(shí)候，就恢復了自己的全部重量，而這個(gè)極大的重量就能把冰壓碎。為了加強作用力，有時(shí)候在船首的貯水艙里，還要盛滿(mǎn)水“液體壓艙物”。
在冰塊的厚度不超過(guò)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(lái)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，而是運動(dòng)著(zhù)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(wèn)題。船舷與豎直線(xiàn)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 )有那樣的構造呢？
這里就要說(shuō)到一個(gè)問(wèn)題。眾所周知，冰面是很滑的，那么當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，船體的鋼板與冰面的摩擦并沒(méi)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(guò)研究發(fā)現，冰面與新船的鋼殼之間的摩擦系數達到了0.2，因此這就導致了一個(gè)問(wèn)題，如果船舷與豎直面之間的夾角太小的話(huà)，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(xiàn)的傾斜角，冰對船弦的摩擦力Q等于力R乘以摩擦系數，，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(zhù)船舷滑動(dòng)，并不損壞船；如果Q比F大，摩擦力就妨礙著(zhù)冰塊的滑動(dòng)，使冰塊長(cháng)時(shí)間壓在船舷上，就要把船舷壓壞。
船舷對豎直線(xiàn)的傾角
那么怎么算船舷對豎直線(xiàn)的傾角呢？很簡(jiǎn)單，我們有從三角函數表里可以查出，正切函數是0.2的角是11°。這就是說(shuō)，在α>11°的時(shí)候，Q
這就是為什么破冰船不能設計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為沒(méi)有注意到上面那點(diǎn)的后果。
上陣救災
破冰船
海冰災害
海冰素有“白色殺手”之稱(chēng)，與海嘯、風(fēng)暴潮、災害海浪和赤潮并稱(chēng)為海洋5種主要災害。1月3日以來(lái)，山東省出現了1967年以來(lái)最大的持續寒冷冰凍天氣，各海區相繼出現不同程度的冰凍現象，特別是渤海地區連續多日的超低氣溫導致大范圍封凍，冰層持續加厚，多數地區平均厚度達25厘米，個(gè)別入海河口區域形成冰丘，堆積高度達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，占海區面積43%。預計渤海、黃海冰情還將繼續發(fā)展，到2月上旬可能達到今年最重程度。這次海冰災害持續時(shí)間之長(cháng)、范圍之廣、冰層之厚，是山東省40年來(lái)最嚴重的一次。據統計，截至21日，山東省因海冰災害受災人口達9.5萬(wàn)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(yíng)，蔚為壯觀(guān)。
“從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這么嚴重的冰情，聽(tīng)村里老人說(shuō)好幾十年都沒(méi)見(jiàn)過(guò)來(lái)得這么早，這么多的海冰了。”膠州市營(yíng)海辦事處東營(yíng)村漁民邱光元說(shuō)，“有200多艘漁船都凍在我們村碼頭。”
海冰災害對中國的交通運輸特別是北煤南運、漁業(yè)養殖生產(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重影響。濰坊森達美港有限公司副總經(jīng)理劉廷恒說(shuō)：“3日來(lái)港口斷斷續續出現結冰，十多天就有100多艘貨船未能正常靠岸，貨物總噸位達35萬(wàn)噸，現仍有30多艘船不能靠岸。”
2016年6月22日下午，中國海軍第74次冰情調查任務(wù)誓師動(dòng)員大會(huì )在秦皇島某碼頭舉行。23日，中國海軍冰情調查隊的官兵搭乘“海冰721號”破冰船起航，環(huán)黃渤海展開(kāi)冰情調查和救援行動(dòng)。
中國海軍冰情調查任務(wù)海上指揮員李慶明說(shuō)：“這次冰情調查歷時(shí)一周，總航程900余海里，主要任務(wù)有兩項，一是擔負環(huán)渤海和黃海北部海域冰情調查任務(wù)，二是擔負海上應急搶險救災任務(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(chē)，后退幾米，然后雙車(chē)全速前進(jìn)，撞碎冰層；三是堆積水破冰法，就是先將船體內的水抽到后艙，接著(zhù)把抬起的船頭開(kāi)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。它將成為最強大的雙核反應堆破冰船，并將加入
Rosatomflot艦隊來(lái)幫助維護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項目的一部分，當完成后，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(chǎng)隆重推出，是俄羅斯22220項目的領(lǐng)頭船。距2013年11月Arktika龍骨的鋪設已有近三年，龍骨為船體提供了結構支撐。
破冰船
俄羅斯巨大的破冰船有586英尺長(cháng)，100多英尺寬，并將能夠打破高達10英尺厚、13英尺深的冰。俄羅斯聯(lián)邦原子能機構首席Sergey Kiriyenko表示，從任何意義上來(lái)說(shuō)，Arktika的推出都是成功的。可以說(shuō)，到2017年底，該破冰船將加入Rosatomflot。這將為維護俄羅斯國家防御以及北極的全年通航開(kāi)辟新的機遇，還能確保對俄羅斯和整個(gè)世界都是至關(guān)重要的地區經(jīng)濟發(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公噸和轉移33540公噸的水。據俄羅斯媒體消息，該船具有“可變浮力特征”來(lái)幫助船只護送隊穿越冰凍的水域。到目前為止，波羅的海工廠(chǎng)已經(jīng)組裝了10000公噸的金屬結構，建筑工人已經(jīng)開(kāi)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)力反應堆，這些將于6月份從波多利斯克帶來(lái)現場(chǎng)。根據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(cháng)Valentina Matviyenko、原子能公司負責人Sergey Kiriyenko、聯(lián)邦委員會(huì )成員、國家極地學(xué)院院長(cháng)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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