一到冬季,北冰洋的船往往會被厚重的冰層牢牢鎖住,這個時候破冰船就發(fā)揮了無可替代的作用。
破冰船是怎么破冰的呢?和你想的一點都不一樣,6米高的冰墻說撞就撞。
大家眼中的破冰船工作時肯定是這樣的,舵手開著輪船駕駛在充滿冰層的海域當(dāng)中,橫沖直撞,用強大的動力在冰面當(dāng)中“殺”出一條血路來。
這確實是破冰船的破冰方式之一,但僅僅是針對于冰層較薄的海面。
這是因為破冰船在沖撞的過程當(dāng)中,爆發(fā)的力量有限,對厚重的冰面破壞力并不理想。
還有一點是,這對破冰船的磨損太大,別看大家平時吃的冰塊都是嘎嘣脆,可是真正厚重的冰面硬度堪比巖石。
破冰船撞不了多久就得拉回去維修,效率不高,成本卻高得出奇。
人們將這種破冰的方法稱為“連續(xù)式”破冰法,除了依靠船頭將冰面撞開以外,在破冰的過程當(dāng)中螺旋槳的推動力起到了很大的作用。
與此同時,螺旋槳可以對大型的冰塊進行切割,使得水面長時間保持可通行的狀態(tài)。
“連續(xù)式”破冰的優(yōu)點在于破冰效率高,在冰層路線開辟之后,路線保存的時間長,所有的優(yōu)點展現(xiàn)都有一個前提,那就是冰面厚度在半米以內(nèi)。
然而,俄羅斯、加拿大等地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)超過1米的冰層,對于高緯度地區(qū)的國家來說,冰層很厚已經(jīng)是家常便飯了。
當(dāng)“連續(xù)式”破冰船不起作用的時候,聰明的破冰工作者研發(fā)出了一種新的破冰方法。
所謂的沖撞式破冰的工作原理主要是,依靠船體的重量來破冰。
當(dāng)這樣一艘破冰船來到冰面的時候,工作人員會在破冰船的尾部儲水艙灌滿水,將船首端的水排出,讓船首的吃水更淺。
這時,只需要操作人員開足馬力,破冰船就能輕松沖到冰面上,船身失去了水面的浮力,重量突然增大,依靠自身完整的重量將冰層壓碎。
為了增加破冰船的工作效率以及儲水倉水排放的靈活度,破冰船的設(shè)計通常都是縱向?qū)挘瑱M向短。
當(dāng)然,這只是相對而言,船體的整體形態(tài)并沒有發(fā)生多大變化。
此外,設(shè)計師還將破冰船的船首設(shè)計出了一定的傾斜度,目的就是讓破冰船更順利地上岸。
也有不少人擔(dān)心,如果船身的重量無法將冰層壓碎,破冰船豈不是要擱置在冰面上?
破冰船的設(shè)計人員也考慮到了這點,所以破冰船的結(jié)構(gòu)、前后兩端的蓄水區(qū)域占據(jù)的空間都很大。
一般來講,現(xiàn)代的大型破冰船光排水量就在37000噸左右,船體重達10萬噸。
如此一個龐然大物壓在冰面上,足以破開3米到4米的冰層。
目前,人類在地球上可結(jié)冰的航道冰面厚度基本在1米左右,很少出現(xiàn)3米以上的情況。
因此,針對于不同冰面出動不同的型號,破冰船并不容易被擱置在冰面上。
另外,想要保持大型的破冰船長時間進行工作,對燃料的消耗也是一個問題。
早期的“沖撞式”破冰船使用的是燃煤,但是人們發(fā)現(xiàn),燃煤的產(chǎn)能效率實在是太低了,很難供應(yīng)上大型的破冰船工作。
后來科學(xué)家又研發(fā)了核能破冰船,解決了破冰船的燃料問題。
上世紀(jì)中期,蘇聯(lián)發(fā)明了第一艘核動力破冰船“列寧號”,列寧號主要采用的是壓水式的核動力反應(yīng)堆,利用水蒸氣產(chǎn)生的高溫來獲取能量。
在列寧號工作的時候,只需要少量的放射性物質(zhì),就能滿足列寧號一個月甚至幾個月的能量需求。
在理論上,核動力破冰船只需要用10公斤的鈾,就相當(dāng)于是攜帶了25000噸的煤。
唯一的缺點就是,核反應(yīng)堆并不穩(wěn)定,在執(zhí)行任務(wù)的過程當(dāng)中可能會出現(xiàn)各種問題。
在破冰的時候,破冰船不免會遇到高達6、7米的冰墻或者是更高的冰山,面對這種高度,破冰船很難依靠動力沖上去。
即使是沖到冰墻上,自身船體的重量也不足以壓碎冰墻,這時應(yīng)該怎么辦呢?
最高端的手法往往采用最樸素的方式,在面對冰墻的時候,破冰船通常是直接撞上去的。
現(xiàn)代的破冰船船頭采用的是特殊材質(zhì)的堅硬鋼板,厚度足足有5米,為了讓破冰船更加結(jié)實,船體一律采用抗撞擊的合金加固。
這就讓破冰船的堅硬程度遠超普通船只,即使撞上冰山冰墻,也不會像泰坦尼克號那樣沉沒。
所以在遇到冰墻時,破冰船往后開一小段距離,然后將馬力拉滿,直接撞上去,用蠻力征服冰墻。
這個時候,破冰船就化身為了一顆炮彈,不斷沖擊冰墻,直至冰墻破碎。
既然破冰船如此堅固,那為何還要這么麻煩讓船體的重量來碎冰,直接撞不就完事兒了嗎?
其原因在于,破冰船就算再堅硬,也挺不住連續(xù)的撞擊,畢竟在平時工作過程當(dāng)中,破冰船只是偶爾撞冰山。
同時,駕駛破冰船的工作人員也受罪。
破冰船的存在對于高緯度地區(qū)的國家來說意義重大,日本、俄羅斯加拿大等國家相繼制造出了好幾艘大型破冰船。
俄羅斯在2021年的時候,又造成了一艘核破冰船——Arktika,Arktika采用的是雙核動力,斥資19億美元,被稱為世界上最大的核動力破冰船。
在破冰船的建造上,我國也在積極行動。
1969年冬季,我國渤海地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的冰封,當(dāng)時有100多艘船只被困于冰面上,冰期足有4個月之久。
這場自然災(zāi)害的發(fā)生對船只造成了不同程度的損壞,由此,我國開始注重破冰船的建造工作,相繼打造了兩艘屬于我國的破冰船。
隨著時代的進步,破冰船的作用也日益凸顯,各國都在加緊對破冰船的建造,我國破冰船的建造也小有成就。
看到這里,大家可能會有疑問,破冰船的工作不是用來破冰嗎?我國只有渤海等地有冰期,為何我國還要加大破冰船的建造投入?
其實,破冰船的作用遠遠沒有大家想得如此簡單。
因為破冰船不僅可以開辟商業(yè)航道,也可以開辟科研航道。
比如,當(dāng)我國的科研工作者去考察南極的時候,厚重的冰面使得普通船只難以前進,這時破冰船就成為了航行的必要條件。
這種科研性質(zhì)的破冰船屬于綜合性的船只,在開辟航線的同時,能夠協(xié)助科研工作者進行調(diào)研,對整個科研過程發(fā)揮著不可替代的作用。
如今,在全球氣候變暖的大背景下,破冰船的地位似乎在減輕。
但是寒冷的冬季永遠不會消失,破冰船的存在意義仍舊重大。