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什么是破冰船?破冰船是如何工作的?

2021-01-06 08:38
制造原理
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近些年,隨著全球變暖,冰融加速,世界各國都在尋找北極開發商機,如北極航道的通航和商業化運營,北極地區的油氣資源,礦產資源的勘探和開發,旅游業的發展,北極海域的漁業捕撈等等。

然而,北冰洋一年中有多達九個月都被厚厚的冰層所覆蓋,使得開發資源的時間變得很短。

所以說,北極開發最麻煩的還是其惡劣的自然環境,低溫,風暴,以及每年長達九個月的冰凍期,都是北極開發的難題,而在北極要想在幾乎常年冰封下進行各種商業開發,無論是軍艦還是商船都需要破冰船為其開路。

什么是破冰船

從這個名字就應該知道,破冰船是專門設計用來破碎冰層,為艦船開辟航道的勤務船,分為江河,湖泊,港灣以及海洋破冰船。

我們知道,海運是目前最便宜的長距離運輸方式,但在冬季,一些海運線路就會結冰,就需要清理冰層,以使運輸船只能夠順利通過,這就是破冰船發揮作用的地方。

因此,基本上,破冰船是用來為商船清除路徑,此外,這些船只也用于在極地地區開展科研項目。

雖然破冰船近些年才發揮著重要的作用,但是早在11世紀時,人類就已經有了建造和使用破冰船的想法了,但受限于當時的技術和材料,并沒有制造出真正意義上的破冰船。

最初為了能夠在北冰洋中航行,有人在木船上加上兩根桅桿,為保護船體,船體配有一條耐浮冰的防浮皮帶,在船被冰塊擠壓時,水線下方的圓形船身線有助于將船向上推,在現代破冰船中,這種基本設計和概念一直在沿用。

破冰船的特征

破冰船的設計就像其他船舶一樣,外形和結構還是具有船的功能,但主要任務變成了破冰,為此,就需要一個強大的船體。

破冰船的特點是它有著堅固的船頭,船身短而寬,底部首尾上翹,船體有時比船頭更寬,這樣的設計有利于它能更好的執行破冰任務,開辟出更寬闊的冰道。

對于普通船舶,需要船體更窄,以便"切開"海水,并盡量減少船舶與水的摩擦,對于破冰船,船體需要更厚,船頭需更圓潤。

為了對抗堅硬而厚實的冰層,破冰船體配備了雙殼,側面和底部也具有兩層防水外殼,與其他船只相比,它們相對較厚。

事實上,破冰船配備了堅硬的鋼殼,厚度高達1.5米以上,強度達到500Mpa,使破冰船在低溫環境和高載荷條件下具有抗斷裂性,這一特點在普通船舶中并不常見。

破冰船如何工作

要想壓碎冰層開辟航道就要對破冰船進行特殊的設計。

所以我們看到,破冰船的結構都很巨大(但不像油輪那樣大),這補充了其重量和功率上的不足,船頭是圓的,因此比其它船只更光滑,這有助于破冰船在厚厚的冰層上滑行,從而減小摩擦力,船體的外部使用聚合物涂料進行涂漆,也能減小摩擦力,這些特殊的設計能讓破冰船粉碎冰層從而開辟航道。

但光靠這些并不能"切開"較厚的冰面,破冰船也并不完全是靠其產生的動力,用船首直接撞開冰面的,而是在強大的發動機推力下,讓船首沖上冰面,然后依靠自身的重量將冰層壓碎。

破冰船露在水面上的船身并不會被水的浮力抵消,所以還是保持著原來的重量,并在破冰船的船頭及船尾都有一個壓水艙,當需要破冰時,就會將船頭的壓水倉清空,船尾壓水倉注滿水,當破冰船沖上冰層后,再為船頭住滿水,以增加壓碎冰層的重量。

如果冰層實在太厚了,依靠破冰船的重量并不能壓碎冰層時,這時就需要用最簡單和粗暴的方式了,破冰船將會用自身的重量和速度直接撞碎冰層,實現破冰開道。

核動力破冰船

破冰船的推進系統主要還是以柴油機提供動力為主,以螺旋槳作為推進系統,要想長距離破冰航行或者是能夠破較厚的冰層,就需要為破冰船提供更大的動力,所以就出現了核動力破冰船。

破冰的這個過程中需要大量的燃料,為船只提供動力,核破冰船就解決了傳統破冰船需要大量燃料的問題。

目前世界上所有的核動力破冰船都是由俄羅斯運營的,他們于1957年就造出了第一艘核動力破冰船,目前,俄羅斯運營著8艘用于各種目的的核動力破冰船。

其中“北極”級是世界上最大的核動力破冰船,它擁有兩座小型核反應堆,功率達到了170兆瓦,加注一次燃料可以在海上航行7年,破冰厚度達到了2.8米,它也是唯一能到達北極極點的水上艦船。

我們國家的破冰船也在快速發展,雪龍號就是其中最先進的破冰船,曾多次赴北極完成破冰考察任務;雪龍號續航19000海里,能以1.5節航速連續破1.2米的冰層。

這些年,隨著北極開發的火熱,好幾個國家都開始建造自己的核動力破冰船,中國也已經宣布將建造自己的核動力破冰船,相信不久的將來中國也將擁有到達北極任何海域的破冰船。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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